Un dissipateur thermique à caloduc se compose d’un tube scellé, d’une structure de mèche et d’un canal de vapeur. La mèche tapisse la paroi interne du tube scellé et est saturée d'un liquide volatil-tel que de l'eau distillée, de l'ammoniac, du méthanol ou de l'acétone. Les dissipateurs thermiques chargés de fluides comme l'ammoniac, le méthanol ou l'acétone conservent d'excellentes capacités de dissipation thermique même à basse température.
Pendant le fonctionnement, la section évaporateur du dissipateur thermique absorbe la chaleur générée par une source de chaleur (telle qu'un dispositif à semi-conducteur de puissance), provoquant l'ébullition du liquide contenu dans la mèche et sa transformation en vapeur. Cette vapeur chauffée se déplace de la section évaporateur vers la section condenseur ; lors du transfert de sa chaleur à la section du condenseur, la vapeur se condense à nouveau en un liquide. Le liquide condensé retourne ensuite vers la section évaporateur par capillarité à l'intérieur de la mèche, et ce cycle se répète continuellement pour dissiper la chaleur.
