Mirip dengan penukar panas tabung-dan-cangkang tradisional, penukar panas tabung-U juga mengikuti prinsip pertukaran panas tidak langsung: Dua fluida dengan suhu berbeda mengalir di sisi tabung (di dalam tabung-U) dan sisi cangkang (di dalam cangkang di luar tabung-U), masing-masing. Panas dipindahkan dari fluida bersuhu tinggi ke fluida bersuhu rendah melalui dinding tabung berbentuk U, sehingga mencapai tujuan proses seperti pemanasan, pendinginan, kondensasi, atau penguapan.