熱管從縱向來看可以分為三段，即蒸發段、絕熱段和冷凝段，如圖所示。有時也把熱管的加熱段叫做蒸發器，冷凝段叫做凝結器，絕熱段叫做傳送段。傳送段作為流體的通道，把蒸發器(熱源)與凝結器(冷源)分隔開。熱管的絕熱段的長度可以很長，也可以很短;其材料可以與管殼一樣，也可以不一樣;可以是剛性的，也可以是柔性的。這樣使熱管能適應布置任意需要的幾何形狀，這樣的熱管稱為分離式熱管。但是，工業上節能熱管和余熱利用熱管的絕熱段是比較短的，只是管殼的一小段。但是，這很短的一段絕熱段仍然把加熱段與冷凝段分隔開，而且在此處還得把通過加熱段的熱流體與通過冷凝段的冷流體分隔開。所以，熱管的密封環都放在絕熱段里，顯然，熱管膨脹的相對死點也應該在這里
從熱管的徑向方向來看也可以將熱管分為三個組成部分，即管殼、吸液芯和蒸氣空間。對一般熱管來說，熱流體從熱源來至熱管總要先經過管殼。如果把熱管傳送能量的過程假設成一條熱流線的話，那么這條熱流線的途徑一定是先經過管殼、吸液芯、蒸氣空間，然后再由蒸氣空間經吸液芯和管殼離開熱管。在氣-氣熱管換熱器中的熱管為了增加其換熱能力一般都是帶有翅片的，如圖所示。下面分別敘述一下熱管的各組成部分及其作用。