Semelhantes aos trocadores de calor tradicionais de casco e tubo, os trocadores de calor de tubo em U também seguem o princípio da troca de calor indireta: dois fluidos a temperaturas diferentes fluem, respectivamente, pelo lado dos tubos (dentro do tubo em U) e pelo lado do casco (dentro do casco, fora do tubo em U). O calor é transferido de um fluido de alta temperatura para um fluido de baixa temperatura através da parede do tubo em forma de U, atingindo objetivos do processo como aquecimento, resfriamento, condensação ou evaporação.