現代的保溫瓶是英國物理學家詹姆斯·杜瓦爵士於1892年發明的。當時他正在進行一項使氣體液化的研究工作，氣體要在低溫下液化，首先需設計出一種能使氣體與外界溫度隔絕的容器，於是他請玻璃技師伯格為他吹制了一個雙層玻璃容器，兩層內壁塗上水銀，然後抽掉兩層之間的空氣，形成真空。這種真空瓶又叫“杜瓶”，可使盛在裡面的液體不論冷、熱溫度都保持一定時間內不變。

由於在家庭中保溫瓶主要用於熱水保溫，故又稱熱水瓶。保溫瓶的構造並不複雜。

中間為雙層玻璃瓶膽，兩層之間抽成真空狀態，並鍍銀或鋁，真空狀態可以避免熱對流，玻璃本身是熱的不良導體，鍍銀的玻璃則可以將容器內部向外輻射的熱能反射回去。反過來，如果瓶內儲存冷液體，這種瓶又可以防止外面的熱能輻射到瓶內。

保溫瓶的瓶塞，通常以軟木或塑膠製成，這兩種材料也都不易導熱。保溫瓶外殼有竹編、塑膠、鐵皮、鋁、不鏽鋼等材料製成，保溫瓶的瓶口有一橡膠墊圈，瓶底有一碗形橡膠墊座，這些都是為了固定玻璃膽用，以防與外殼碰撞。

保溫瓶的保溫、保冷功能最差的地方是瓶頸周圍，熱量多在該處藉助傳導方式流通。因此，製造時總是儘可能縮短瓶頸，容量愈大而瓶口越小的保溫瓶，保溫效果愈好，正常情況下，12小時之內可使瓶內的冷飲保持在4°C左右。開水在60°C左右。