يتكون المشتت الحراري للأنبوب الحراري من أنبوب مغلق، وبنية فتيل، وقناة بخار. يبطن الفتيل الجدار الداخلي للأنبوب المغلق ويكون مشبعًا بسائل متطاير-مثل الماء المقطر، أو الأمونيا، أو الميثانول، أو الأسيتون. تحافظ المشتتات الحرارية المشحونة بالسوائل مثل الأمونيا أو الميثانول أو الأسيتون على قدرات ممتازة لتبديد الحرارة حتى في درجات الحرارة المنخفضة.
أثناء التشغيل، يمتص قسم المبخر في المشتت الحراري الحرارة الناتجة عن مصدر الحرارة (مثل جهاز أشباه موصلات الطاقة)، مما يتسبب في غليان السائل الموجود داخل الفتيل ويتحول إلى بخار. ينتقل هذا البخار الساخن من قسم المبخر إلى قسم المكثف؛ عند نقل الحرارة إلى قسم المكثف، يتكثف البخار مرة أخرى إلى سائل. ثم يعود السائل المتكثف إلى قسم المبخر عن طريق عمل شعري داخل الفتيل، وتتكرر هذه الدورة بشكل مستمر لتبديد الحرارة.
