परंपरागत शेल-एंड-ट्यूब हीट एक्सचेंजर की तरह, यू-ट्यूब हीट एक्सचेंजर भी अप्रत्यक्ष ऊष्मा विनिमय के सिद्धांत का पालन करते हैं: अलग-अलग तापमान वाले दो द्रव क्रमशः ट्यूब साइड (यू-ट्यूब के अंदर) और शेल साइड (यू-ट्यूब के बाहर शेल के अंदर) में प्रवाहित होते हैं। यू-आकार की ट्यूब की दीवार के माध्यम से उच्च तापमान वाले द्रव से कम तापमान वाले द्रव में ऊष्मा का स्थानांतरण होता है, जिससे तापन, शीतलन, संघनन या वाष्पीकरण जैसे प्रक्रिया उद्देश्यों की पूर्ति होती है।