因为保温瓶用真空——一个不含气体的空间——来防止瓶内热物的热量散发出去，同时防止热量进入瓶内给冰冷的物体升温，所以又称真空瓶。真空处在瓶胆和外壳之间的狭小空间里，外面空气中的热量进不来，里面的热量也出不去。保温瓶之所以用到真空，是因为它不含空气（和分子），因而也没有传导性（热量由分子运动产生）。因为它的开口也用塞子或绝缘材料制成的塞子或盖子牢牢盖住，所以热量也无法进出。瓶内温热的食物可以保温多个小时；同样地，由于真空阻挡了外部热量的进入，冰冷的食物也不会升温。
保温瓶之所以保温，是因为它用到隔热材料，并把物体储存在真空中
保温瓶的瓶胆过去常常用玻璃制成，玻璃是一种很好的绝缘体。瓶胆还镀有一层闪闪发亮的银，因而闪闪发光，具有反射性。这种镜面瓶胆的效果特别好——它们能有效地把所有热物散发热能的不可见射线弹回去。但是这也存在一个问题，即玻璃保温瓶很容易被打碎。今天，大部分保温瓶使用的是金属或塑料材料，虽不易碎，但保温效果却不怎么样。此外，因为里面的真空并不完美——含有一些空气，盖子盖得也不严实，所以无法一直保温。
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