O coração de uma garrafa térmica é um par de garrafas, uma dentro da outra, seladas para criar um vácuo entre as duas camadas. Esse frasco geralmente é feito de vidro, mas também pode ser metal ou plástico. Uma camada externa ajuda a proteger e isolar o frasco interno.
Um frasco de vácuo mantém um vácuo entre suas duas camadas para minimizar a transferência de calor. O espaço entre as duas camadas impede que o calor viaje por meio da condução e a falta de ar impede a formação de correntes de convecção para transportar o calor. A radiação ainda é possível entre as camadas, então os fabricantes geralmente revestem os lados internos do frasco de vácuo com um material reflexivo para minimizar essa transferência.
O vidro é geralmente escolhido como o material para o frasco de vácuo devido às suas propriedades isolantes e à facilidade com que um recipiente de vidro pode ser completamente selado. Os frascos de vidro são vulneráveis a quebras, no entanto, e um pequeno arranhão ou lasca na superfície interna pode levar à falha estrutural. Por esta razão, muitos frascos térmicos usam alumínio ou outro metal como principal material de construção.
Bem vedada, uma garrafa térmica pode manter seu conteúdo aquecido por cerca de quatro a seis horas ou resfriado por 12 a 24 horas. Abrir o frasco permite alguma transferência de calor, entretanto, a temperatura será mantida de forma mais eficiente se o recipiente for mantido fechado.
