热管的核心原理是相变传热和毛细作用。简单来说，热管内部是一个真空的铜管，内壁贴着一层毛细结构（比如烧结粉末或沟槽），并充入少量工作液体（通常是去离子水或氨水等）。当热管一端（蒸发端）受热时，液体吸收热量汽化成蒸汽，蒸汽在压差驱动下快速流向较冷的另一端（冷凝端），在那里释放潜热重新凝结成液体。凝结后的液体通过毛细结构的毛细力（类似纸巾吸水）回流到蒸发端，形成一个循环。这个相变过程能传递巨大的热量，因为液体汽化潜热很高，而且蒸汽流动速度很快，所以热管的有效导热系数可以达到纯铜的数百倍。
关于热管数量、直径和弯曲：更多热管意味着更大总截面积，能传递更多热量。直径越大，蒸汽流动阻力越小，但弯折会增大蒸汽流动阻力，降低性能，因此应尽量避免急弯。总的来说，热管散热器性能取决于热管数量、直径、弯曲半径、散热鳍片面积以及风扇风量等因素。