Unit pendingin pipa panas terdiri dari tabung tertutup, struktur sumbu, dan saluran uap. Sumbu melapisi dinding bagian dalam tabung tertutup dan dijenuhkan dengan cairan yang mudah menguap-seperti air suling, amonia, metanol, atau aseton. Unit pendingin yang diisi dengan cairan seperti amonia, metanol, atau aseton mempertahankan kemampuan pembuangan panas yang sangat baik bahkan pada suhu rendah.
Selama pengoperasian, bagian evaporator pada unit pendingin menyerap panas yang dihasilkan oleh sumber panas (seperti perangkat semikonduktor daya), menyebabkan cairan di dalam sumbu mendidih dan berubah menjadi uap. Uap panas ini berpindah dari bagian evaporator ke bagian kondensor; setelah panasnya dipindahkan ke bagian kondensor, uap mengembun kembali menjadi cairan. Cairan yang terkondensasi kemudian kembali ke bagian evaporator melalui aksi kapiler di dalam sumbu, dan siklus ini berulang terus menerus untuk menghilangkan panas.
