Designprinsippet til en termosflaske er å bruke et vakuumlag for å redusere varmeoverføringen, og dermed oppnå en varmebevarende effekt.
Varmeoverføring skjer hovedsakelig på tre måter: ledning, konveksjon og stråling.
Det vakuum-forseglede dobbeltveggede-glasslaget eliminerer mediet for ledning; fordi det ikke er noe materie i et vakuum, kan ikke varme overføres gjennom ledning.
Tilsvarende forhindrer vakuumlaget også konveksjon, da det ikke er luftstrøm som fungerer som konveksjonsmedium.
Videre reduserer vakuumlaget veien for varmestråling. Selv om et vakuum ikke helt kan forhindre stråling, reduserer det effektivt muligheten for at varme overføres i form av elektromagnetiske bølger.
