تبخر نقل الحرارة من مصدر الحرارة (على سبيل المثال، وحدة المعالجة المركزية، شريحة LED) إلى قسم التبخر في أنبوب الحرارة. يمتص سائل العمل (مثل الماء والميثانول وما إلى ذلك) داخل قسم التبخر الحرارة ويتحول بسرعة من السائل إلى الغازي (البخار).
تدفق البخار
وبما أن درجة الحرارة عند نهاية التبخر أعلى قليلاً منها عند نهاية التكثيف، يتم توليد فرق بسيط في الضغط، ويتدفق البخار إلى قسم التكثيف بسرعة كبيرة جدًا في الأنبوب.
التكثيف
بعد أن يصل البخار إلى قسم التكثيف، فإنه ينقل الحرارة إلى المبرد أو وسط التبريد، ويعود التكثيف الخاص به إلى الحالة السائلة. عودة السائل: يمر السائل المتكثف عبر هيكل الفتيل داخل أنبوب الحرارة ويستخدم القوة الشعرية (وليس الجاذبية) ليتدفق عائداً إلى قسم التبخر لإكمال دورة مغلقة.
تتيح دورة التبخر والتكثيف والتدفق المستمرة هذه للأنابيب الحرارية نقل كميات كبيرة من الطاقة الحرارية مع اختلافات صغيرة جدًا في درجات الحرارة، كما أن موصليتها الحرارية الفعالة تتجاوز بكثير تلك التي لأي معدن صلب، وهي تقنية رئيسية للإدارة الحرارية الفعالة.