Принцип рада измењивача топлоте првенствено се заснива на два основна механизма преноса топлоте: кондукцији и конвекцији. Кондукцијски пренос топлоте се односи на процес преноса топлоте унутар објекта путем молекуларне вибрације. Конвекцијски пренос топлоте је процес преноса топлоте унутар флуида кроз проток. У практичним применама, ова два механизма преноса топлоте често коегзистирају и утичу једни на друге. На пример, у измењивачу топлоте -и- топлота може да се спроводи кроз зидове цеви, док течност унутар цеви преноси топлоту конвекцијом.
Дизајн и производња измењивача топлоте морају узети у обзир њихове стварне сценарије примене и услове рада. На пример, измењивачи топлоте који се користе у преради хране морају испуњавати стандарде безбедности хране, док они који се користе у хемијској индустрији морају бити у стању да издрже тешке услове као што су хемијска корозија и високе температуре и притисци. Због тога су избор одговарајућих измењивача топлоте и пројектовање производног процеса кључни за побољшање ефикасности, безбедности и поузданости опреме.