En heatpipe-køleplade består af et forseglet rør, en vægestruktur og en dampkanal. Vægen beklæder den indvendige væg af det forseglede rør og er mættet med en flygtig væske-såsom destilleret vand, ammoniak, methanol eller acetone. Køleplader fyldt med væsker som ammoniak, methanol eller acetone opretholder fremragende varmeafledningsevner selv ved lave temperaturer.
Under drift absorberer fordamperdelen af kølelegemet varme genereret af en varmekilde (såsom en krafthalvlederanordning), hvilket får væsken i vægen til at koge og omdannes til damp. Denne opvarmede damp bevæger sig fra fordamperdelen til kondensatordelen; ved at overføre sin varme til kondensatordelen, kondenserer dampen tilbage til en væske. Den kondenserede væske vender derefter tilbage til fordampersektionen via kapillærvirkning i vægen, og denne cyklus gentages kontinuerligt for at sprede varme.
