Tepelnou trubici tvoří následující části:
1. Výparník
Předmět v tepelné trubici známé jako výparník je zodpovědný za absorbování tepla ze zdroje a odpařování pracovní tekutiny. Odpařená pracovní tekutina pak přenese teplo ze zdroje do kondenzátoru.
2. Kondenzátor
Když pracovní tekutina uvolňuje teplo a kondenzuje zpět na kapalinu, děje se tak v kondenzátorové části tepelné trubice, která je v kontaktu s chladičem.
3. Knotová struktura
Pracovní tekutina je typicky transportována z chladnějšího konce tepelné trubice do teplejšího konce kapilárním působením pomocí struktury knotu, která lemuje vnitřní stěny tepelné trubice. Slinuté kovové prášky, tkaná kovová síťovina a porézní keramika jsou příklady typických materiálů knotu.