El funcionamiento del DCT esta basado en el hecho que la velocidad de pérdida de calor de un cuerpo caliente para un cuerpo más frío es proporcional, entre otros factores, a la conductividad térmica del gás que separa estos cuerpos. Un filamento metálico muy delgado (de W, Au o aleación W-Re) es calentado por el pasaje de una corriente eléctrica constante. Este filamento está colocado dentro de un orifício en un bloque metálico (celda), calentado a una temperatura más baja que aquella del filamento, por donde el gas de arrastre proveniente de la columna pasa continuamente (Figura 3). Mientras pasa gas de arrastre puro por la celda, la proporción de pérdida de calor del filamento para el bloque es constante y la temperatura del filamento no varía. Cuando un componente es eluido de la columna, este sale mezclado con el gas de arrastre y pasa por el detector. Si la conductividad de esta mezcla es diferente de aquella del gas de arrastre puro, el filamento pasa a perder calor para el bloque en una proporción diferente de aquella del equilíbrio. Por ejemplo, si la proporción de pérdida de calor disminuye, el filamento se calienta cuando la muestra es eluida. El calentamiento del filamento causa una variación en su resistencia eléctrica y la resistividad de un metal aumenta con la temperatura. El filamento es montado en un circuito puente de Wheatstone, que transforma la variación en resistencia eléctrica del filamento en una variación de voltaje, que es colectada en un registrador generando el cromatograma.

El DCT es un detector universal, sensible a la concentración del soluto en el gas de arrastre. Generalmente, cuando se usa DCT, el gas de arrastre es He o H₂. Por el hecho de que estos gases tienen conductividades térmicas altas, las mezclas gas de arrastre más soluto siempre tendrán conductividades térmicas menores que la del gas de arrastre puro, lo que impede señales negativas, además de obternerse factores de respuesta más grandes.

Sin embargo, es considerado un detector poco sensible. La CMD de un modelo moderno, para propano, es de 400 pg/ml de gas de arrastre, con un rango lineal de 10⁶. A pesar de eso, el hecho de ser universal, barato y de funcionamiento simple, lo hace extremamente útil para análisis que no necesitan de alta sensibilidad.