Về hình dáng bên ngoài, nó không khác gì máy ống chân không thông thường. Điểm khác biệt nằm ở cấu tạo bên trong của ống thủy tinh. Thay vì nước chảy trực tiếp vào trong ống để chờ nắng làm nóng (như ống chân không), thì ống dầu thái dương năng chứa một lượng dung môi dầu đặc biệt bên trong lõi.
Lượng dầu này được đóng kín hoàn toàn trong ống. Khi ánh nắng chiếu vào, dầu nóng lên rất nhanh (vì điểm sôi của dầu thấp hơn nước) và truyền nhiệt lên đầu thanh dẫn nhiệt nằm ở đỉnh ống. Đầu thanh này sẽ trực tiếp làm nóng nước trong bình bảo ôn.
