Das Herz einer Thermoskanne sind zwei Flaschen, die ineinander verschweißt sind, um ein Vakuum zwischen den beiden Schichten zu erzeugen. Diese Flasche besteht normalerweise aus Glas, kann aber auch Metall oder Kunststoff sein. Eine Außenschicht schützt und isoliert die Innenflasche.
Eine Isolierflasche hält zwischen ihren beiden Schichten ein Vakuum aufrecht, um die Wärmeübertragung zu minimieren. Der Raum zwischen den beiden Schichten verhindert, dass Wärme durch Wärmeleitung transportiert wird, und das Fehlen von Luft verhindert, dass sich Konvektionsströme bilden, um Wärme abzuführen. Zwischen den Schichten ist weiterhin Strahlung möglich, daher beschichten Hersteller die Innenseiten der Isolierflasche im Allgemeinen mit einem reflektierenden Material, um diese Übertragung zu minimieren.
Glas wird in der Regel aufgrund seiner isolierenden Eigenschaften und der einfachen Verschließbarkeit eines Glasgefäßes als Material für die Isolierflasche gewählt. Glaskolben sind jedoch bruchgefährdet, und ein kleiner Kratzer oder Abplatzer in der Innenfläche kann zu strukturellem Versagen führen. Aus diesem Grund verwenden viele Thermoskannen Aluminium oder ein anderes Metall als Hauptkonstruktionsmaterial.
Richtig verschlossen kann eine Thermoskanne ihren Inhalt etwa vier bis sechs Stunden warm halten oder ihren Inhalt 12 bis 24 Stunden kühl halten. Das Öffnen des Kolbens ermöglicht jedoch eine gewisse Wärmeübertragung, sodass die Temperatur effizienter gehalten wird, wenn das Gefäß geschlossen bleibt.
