熱管散熱器由密封管、吸液芯和蒸汽通道組成。吸液芯環繞在密封管的管壁上，浸有能揮發的飽和液體。這種液體可以是蒸餾水，也可以是氨、甲醇或丙酮等。充有氨、甲醇、丙酮等液體的熱管散熱器在低溫時仍具有很好的散熱能力。

熱管散熱器運行時，其蒸發段吸收熱源(功率半導體器件等) 產生的熱量，使其吸液芯管中的液體沸騰化成蒸汽。帶有熱量的蒸汽就從熱管散熱器的蒸發段向其冷卻段移動，當蒸汽把熱量傳給冷卻段后，蒸汽就冷凝成液體。冷凝的液體便通過管壁上吸液芯的毛細管作用返回到蒸發段，如此重復上述循環過程不斷地散熱。

熱管散熱器是一種高效率的散熱器件，它具有獨特的散熱特性。即它具有高的導熱率，它的蒸發段和冷卻段之間溫度沿軸向的分布是均勻和基本相等的。

熱管散熱器具有如下優點：

①熱響應速度快，它轉移熱量的能力比相同尺寸和重量的銅管要大1000多倍;

②體積小和重量輕;

③散熱效率高，可簡化電子設備的散熱設計，如變風冷為自冷;

④不需外加電源，工作時不需專門維護;

⑤具有很好的等溫性，熱平衡后，其蒸發段和冷卻段的溫度梯度相當小，可近似認為是0;

⑥運行安全可靠，不污染環境。