Un schimbător de căldură cu carcasă-și-tub constă dintr-o carcasă, un fascicul de tuburi de transfer de căldură, o foaie de tuburi, deflectoare și o cutie de tuburi. Învelișul este de obicei cilindric, care conține mănunchiul de tuburi, cu ambele capete fixate de placa de tuburi. Cele două fluide care fac schimb de căldură se numesc fluid-tubular și fluid-lateral; unul curge în interiorul tuburilor. Pentru a îmbunătăți coeficientul de transfer de căldură al fluidului în afara tuburilor, în interiorul carcasei sunt de obicei instalate mai multe deflectoare. Aceste deflectoare măresc viteza fluidului lateral-cochiliei, forțându-l să treacă prin fascicul de tuburi lateral de mai multe ori de-a lungul unui traseu predeterminat, sporind astfel turbulența. Tuburile de schimb de căldură pot fi dispuse într-un triunghi echilateral sau un pătrat pe placa tubulară. Un aranjament triunghi echilateral este mai compact, rezultând o turbulență mai mare și un coeficient de transfer de căldură mai mare; un aranjament pătrat facilitează curățarea exterioară a tuburilor și este potrivit pentru fluide predispuse la detartrare.
Principalii parametri de control ai unui schimbător de căldură cu carcasă-și-tub sunt zona de încălzire, debitul de apă caldă, capacitatea de schimb de căldură și parametrii mediului de căldură.
O trecere a fluidului prin fascicul de tuburi se numește o trecere de tub; o trecere prin coajă se numește o trecere de coajă. Diagrama prezintă cel mai simplu schimbător de căldură cu o singură trecere-carca-, un singur-tub-, adesea abreviat ca un schimbător de căldură de tip 1-1. Pentru a crește viteza fluidului în interiorul tuburilor, se pot instala deflectoare în fasciculele de tuburi la ambele capete, împărțind toate tuburile în mai multe grupuri. În acest fel, fluidul trece doar printr-o porțiune a tuburilor la un moment dat, traversând astfel fasciculul de tuburi de mai multe ori; aceasta se numește trecere cu mai multe-tuburi. În mod similar, pentru a crește viteza de curgere în afara tuburilor, în interiorul carcasei pot fi instalate deflectoare longitudinale, forțând fluidul să treacă prin spațiul carcasei de mai multe ori; aceasta se numește trecere multi-shell. Schimbătoarele de căldură cu trecere cu mai multe-tuburi și cu treceri multiple pot fi utilizate în combinație.