En skall-og-rørvarmeveksler består av et skall, varmeoverføringsrørbunt, rørplate, bafler og rørboks. Skallet er vanligvis sylindrisk, og inneholder rørbunten, med begge ender festet til rørplaten. De to væskene som utveksler varme kalles tube-side fluid og shell-side fluid; en renner inne i rørene. For å forbedre varmeoverføringskoeffisienten til væsken utenfor rørene, er det vanligvis installert flere ledeplater inne i skallet. Disse ledeplatene øker hastigheten til væsken på skallets-side, og tvinger den til å passere gjennom rørbunten sideveis flere ganger langs en forhåndsbestemt bane, og dermed øke turbulensen. Varmevekslerrørene kan være anordnet i en likesidet trekant eller en firkant på rørplaten. Et likesidet trekantarrangement er mer kompakt, noe som resulterer i høyere turbulens og en større varmeoverføringskoeffisient; et firkantet arrangement letter rengjøring av utsiden av rørene og er egnet for væsker som er utsatt for avleiring.
Hovedkontrollparametrene til en skall-og-rørvarmeveksler er varmeområde, varmtvannsstrømningshastighet, varmevekslerkapasitet og varmemediumparametere.
Én passasje av væsken gjennom rørbunten kalles én rørpassasje; ett pass gjennom skallet kalles ett skjellpass. Diagrammet viser den enkleste enkelt-skall-pass, enkelt-rør-varmeveksleren, ofte forkortet som en 1-1 type varmeveksler. For å øke væskehastigheten inne i rørene, kan det monteres ledeplater i rørbuntene i begge ender, som deler alle rørene i flere grupper. På denne måten passerer væsken bare gjennom en del av rørene om gangen, og krysser således rørbunten flere ganger; dette kalles multi{10}}rørpass. Tilsvarende, for å øke strømningshastigheten utenfor rørene, kan langsgående ledeplater installeres inne i skallet, noe som tvinger væsken til å passere gjennom skallrommet flere ganger; dette kalles multi-shell pass. Varmevekslere med flere-rør og flerskall kan brukes i kombinasjon.