En skal-og-rørvarmeveksler består af en skal, varmeoverførselsrørbundt, rørplade, bafler og rørboks. Skallen er normalt cylindrisk og indeholder rørbundtet med begge ender fastgjort til rørpladen. De to væsker, der udveksler varme, kaldes tube-side fluid og shell-side fluid; man flyder inde i rørene. For at forbedre varmeoverførselskoefficienten for væsken uden for rørene er der sædvanligvis installeret flere ledeplader inde i skallen. Disse ledeplader øger hastigheden af væsken på skal-siden, og tvinger den til at passere gennem rørbundtet lateralt flere gange langs en forudbestemt bane, hvilket øger turbulensen. Varmevekslerrørene kan være anbragt i en ligesidet trekant eller en firkant på rørpladen. Et ligesidet trekantarrangement er mere kompakt, hvilket resulterer i højere turbulens og en større varmeoverførselskoefficient; et firkantet arrangement letter rengøringen af ydersiden af rørene og er velegnet til væsker, der er tilbøjelige til at aflejre sig.
De vigtigste kontrolparametre for en skal-og-rørvarmeveksler er varmeareal, varmtvandsflowhastighed, varmevekslerkapacitet og varmemedieparametre.
Én passage af væsken gennem rørbundtet kaldes én rørpas; en gang gennem skallen kaldes en skalpas. Diagrammet viser den enkleste enkelt-skal-gennemgang, enkelt-rør-varmeveksler, ofte forkortet som en 1-1 type varmeveksler. For at øge væskehastigheden inde i rørene kan der monteres bafler i rørbundterne i begge ender, der deler alle rørene op i flere grupper. På denne måde passerer væsken kun gennem en del af rørene ad gangen og krydser således rørbundtet flere gange; dette kaldes multi{10}}tube-pas. Tilsvarende, for at øge strømningshastigheden uden for rørene, kan langsgående ledeplader installeres inde i skallen, hvilket tvinger væsken til at passere gennem skalrummet flere gange; dette kaldes multi-shell pass. Multi-rørgennemløbs- og multishell-varmevekslere kan bruges i kombination.