Een thermosfles bestaat eigenlijk uit drie flessen in één. De twee binnenste flessen zijn gemaakt van glas en zijn aan de hals aaneengesmolten.
Uit de ruimte tussen deze twee flessen is praktisch alle lucht weggepompt, zodat in de ruimte een z.g. vacuum is ontstaan. De buitenste fles, van metaal of plastic, beschermt de twee glazen flessen tegen beschadiging.Als de fles gevuld wordt met iets warms, blijft de vloeistof die warmte urenlang vasthouden. Omgekeerd is hetzelfde het geval met een koude vloeistof. De oorzaak daarvan is, dat warmte heel moeilijk in of uit de dubbele glazen fles kan als gevolg van de luchtledige ruimte tussen de twee wanden. In die ruimte is immers niets, dat de warmte kan geleiden. Bovendien is de binnenste fles bedekt met een laagje zilver en ook dat gaat het warmteverlies of het binnentreden van warmte tegen. De warmtestralen, die ondanks het luchtledige doordringen tot de binnenste fles, worden door het glanzende oppervlak teruggekaatst.
Een thermosfles wordt onbruikbaar als een van de glazen flessen breekt. Lucht dringt dan de luchtledige ruimte binnen en brengt de inhoud op dezelfde temperatuur als de buitenlucht.