Nguyên lý làm việc của buồng hơi giống hệt với ống dẫn nhiệt, bao gồm bốn giai đoạn chính: dẫn nhiệt, bay hơi, đối lưu và ngưng tụ. Buồng hơi là một thiết bị chất lỏng hai pha-bao gồm một thùng chứa kín được lót bằng bề mặt có cấu trúc vi mô-và chứa đầy nước tinh khiết. Nhiệt đi vào buồng từ vùng nhiệt độ-cao bên ngoài thông qua sự dẫn nhiệt; nước xung quanh nguồn nhiệt nhanh chóng hấp thụ lượng nhiệt này và bốc hơi, mang đi một lượng nhiệt năng đáng kể. Tận dụng ẩn nhiệt hóa hơi, hơi khuếch tán từ vùng-áp suất cao (nhiệt độ-cao) đến vùng-áp suất thấp (nhiệt độ{9}}thấp); khi tiếp xúc với các thành bên trong mát hơn, hơi nhanh chóng ngưng tụ lại thành chất lỏng, giải phóng năng lượng nhiệt được lưu trữ. Nước ngưng tụ quay trở lại nguồn nhiệt thông qua hoạt động mao dẫn trong cấu trúc vi mô,{11}}hoàn thành chu trình truyền nhiệt và thiết lập hệ thống hai{12}pha trong đó nước và hơi cùng tồn tại. Quá trình bay hơi liên tục xảy ra trong buồng, với áp suất bên trong tự động cân bằng để đáp ứng với sự dao động của nhiệt độ. Mặc dù độ dẫn nhiệt của nước tương đối thấp ở nhiệt độ vận hành thấp hơn, độ nhớt của nó thay đổi theo nhiệt độ, cho phép buồng hơi hoạt động hiệu quả ngay cả ở nhiệt độ 5 độ hoặc 10 độ. Do sự hồi lưu chất lỏng phụ thuộc vào hoạt động mao dẫn chứ không phải trọng lực nên buồng hơi hầu như không bị ảnh hưởng bởi sự định hướng, mang lại sự linh hoạt cao hơn trong thiết kế hệ thống và cho phép lắp đặt ở mọi góc độ. Không cần nguồn điện bên ngoài và không chứa các bộ phận chuyển động, buồng hơi là một thiết bị thụ động hoàn toàn kín.
