铝散热片是早期最常见的散热片， 铝散热片仍然占据了相当一部分市场。为了增加其鳍片的散热面积，最常用的铝散热片的加工方法是铝挤压技术，而主要的指标是评价铝散热片是散热片底座厚度和针鳍比。Pin是指散热片的翅片高度，fin是指相邻两个翅片之间的距离。针翅比是针的高度(不包括基部的厚度)除以翅。针翅比越大，散热片的有效散热面积越大，铝挤压工艺越先进。
当热量达到散热片顶部时，需要尽快将热量散发到周围环境中。对于风冷散热片，需要与周围空气进行热交换。此时热量在两种不同的介质之间传递，公式为Q=α X A X ΔT，其中ΔT为两种介质的温差，即散热片与周围空气的温差；α为流体的导热系数，在热沉材料和空气成分确定后为定值；最重要的是散热片和空气的接触面积。在其他条件不变的前提下，比如散热片，一般体积有限，机箱内空间有限，会增加安装难度。改变散热片的形状，增加其与空气的接触面积，增加换热面积，是提高散热效率的有效手段。为此，通常通过翅片设计、表面粗糙化或螺纹加工来增加表面积。
铜散热片的导热系数是铝的1.69倍，所以在其他条件相同的情况下，铜散热片可以更快的从热源带走热量。然而，铜的质量是一个问题。很多标榜的“铜散热片”其实并不是100%的铜。在铜的列表中，铜含量超过99%的铜称为无酸素铜，下一级铜是铜含量低于85%的丹铜。目前市面上大部分铜散热片的含铜量介于两者之间。而有些劣质铜散热片的含铜量甚至不到85%。虽然成本很低，但是它的导热系数大大降低，影响散热。此外，铜也有明显的缺点，如成本高，加工困难，散热片质量阻碍了全铜鳍片的应用。紫铜的硬度不如铝合金AL6063，一些机械加工(如开沟切割)的性能也不如铝。铜的熔点比铝高很多，不利于挤压等等。
虽然目前最常用的热沉材料是铜和铝合金，但铝合金由于加工容易，成本低，是应用最广泛的材料。铜的热导率较高，使其瞬时吸热能力优于铝合金，但散热速度比铝合金慢。
当热量传递到空气中时，与铝散热片接触的空气温度会迅速升高。此时，热空气要尽可能多地通过与周围冷空气的对流带走热量。对于风冷散热片，主要手段是提高气流速度，利用风扇实现强制对流。这主要与风扇设计和风速有关。散热片风扇的效率(如流量、风压)主要取决于风扇叶片直径、轴向长度、风扇转速和风扇叶片形状。风扇流量大多采用CFM单位(英制，立方英尺每分钟)，一个CFM约为0.028mm3/分钟。