Теплова́я труба́ — теплопередающее устройство, способное передавать большие тепловые мощности при малых градиентах температуры.
Тепловая труба представляет собой герметизированную конструкцию (трубу), частично заполненную жидким теплоносителем. В нагреваемой части тепловой трубы (в зоне нагрева, или испарения) жидкий теплоноситель испаряется с поглощением теплоты, а в охлаждаемой части (в зоне охлаждения, или конденсации) пар, перетекающий из зоны испарения, конденсируется с выделением теплоты. Движение пара от зоны испарения к зоне конденсации происходит за счет разности давлений насыщенного пара, определяемой разностью температур в зонах испарения и конденсации. Возвращение жидкости в зону испарения осуществляется за счет внешних воздействий (например, силы тяжести) или под действием капиллярной разности давлений по капиллярной структуре (фитилю), расположенной внутри тепловой трубы, чаще всего на ее стенках. Тепловые трубы с капиллярной структурой для возврата жидкости могут работать независимо от ориентации в поле тяжести и в невесомости. Такие типы тепловых труб получили наибольшее распространение. Эффективная теплопроводность тепловой трубы, определяемая как отношение плотности теплового потока через трубу к падению температуры на единицу длины трубы, в десятки тысяч раз больше, чем теплопроводность меди, серебра, алюминия. Малый вес, надежность, автономность работы тепловой трубы, большая эффективная теплопроводность, возможность использования в качестве термостатирующего устройства обусловили ее применение в энергетике, химической технологии, космической технике, электронике.