При однотрубной системе радиаторы отопления соединяются последовательно — труба подачи подводится к первому радиатору, от него идет труба к последующему и так далее. Также существует усовершенствованная схема, когда по всем помещениям проходит одна труба, в которую врезаются подача и обратка от каждого радиатора. Во втором случае становится возможной установка на радиаторах термовентилей — специальных устройств, перекрывающих подачу теплоносителя при достижении выставленной температуры окружающей среды.

К плюсам однотрубной системы относится ее простота и малое количество труб. Отрицательной стороной является невозможность использовать термовентили (первый вариант) и большая разница температуры между ближним к котлу радиатором и наиболее удаленным.

При естественной циркуляции теплоносителя ветви с радиаторами не могут быть большой длины. Следует отметить, что применение циркуляционного насоса достаточной производительности уменьшает вышеуказанную разницу температур и делает такую систему вполне работоспособной.

Принцип действия ее таков: теплоноситель (вода) по одной трубе (стояку) подаётся наверх здания, а по другой опускается вниз, последовательно проходя через все отопительные приборы, установленные на этажах. Чем ниже этаж, тем холоднее становится вода, поступающая в прибор. Какая-либо регулировка прибора при этом невозможна, т.к. всякое изменение сечения прохода воды приводит к уменьшению ее потока во всем стояке.

.