由于玻璃管较长，为增加强度在内外玻璃管之间有弹簧支架支撑，将内外管之间抽真空后封口。下面是两根全玻璃真空集热管的截面正视图

全玻璃真空集热管的被加热工质（水）装在内管中，故在内管的外表覆盖有吸收太阳能的涂层，下图中的上面是一根完整的全玻璃真空集热管，下面是剖面图

由若干只全玻璃真空集热管与联集管可组成全玻璃真空管集热器，下图中下方为排齐的真空集热管，上方是剖开的联集管。真空集热管是插在联集管中，连接处要用密封圈以防止漏水，联集管有保温层防止内部水的热量散失。

下面是全玻璃真空集热器的侧面剖视图，图中显示了水在集热管中的对流状态，在真空集热管内的水被太阳辐射加热后密度减小就会上升，联管（水箱）中的冷水就会下降补充，形成自然循环。经过一段时间阳光照射，在联管（水箱）中的水就被加热成热水。为保证形成自然循环集热器要倾斜安装，水箱一端要高些。

下面的动画直观的演示了全玻璃真空管集热器中水的对流状态。

下图是一台家用全玻璃真空管太阳能热水器（上方水箱被剖开一角），其上方水箱就是储水箱，直接为用户提供热水，由于水箱与真空集热管合为一体，故称之为一体式（或紧凑式）全玻璃真空管太阳能热水器。