Um tubo de calor do tipo termossifão bifásico fechado consiste tipicamente de um tubo de aço com as extremidades seladas que sofre um processo especial de limpeza, evacuado, preenchido com um determinado volume de fluido de trabalho e é selado. Os termossifões devem operar posicionados verticalmente, ou inclinados. O termossifão possui três regiões principais: a região inferior de evaporador , a superior de condensador e uma região intermediária que pode ser adiabática (sem aquecimento ou resfriamento) . O evaporador fica em contato com a corrente quente que cederá o calor. Quando calor é imposto ao evaporador, o fluido de trabalho que está em fase líquida no interior do tubo é aquecido até vaporizar. Com o aumento da pressão no evaporador, o vapor escoa em direção ao condensador. Nesta região, este condensa liberando calor para a corrente que está em contato com as paredes do tubo. O fluido de trabalho condensado escorre pela parede interna do tubo de volta ao ao evaporador por efeito da gravidade, fechando o ciclo.
Os termossifões bifásicos fechados possuem um desempenho superior ao de tubos de calor que possuem meio poroso para retorno do líquido ao evaporador, já que essa estrutura porosa representa uma resistência térmica adicional. Porém, os tubos de calor podem operar em qualquer posição.