鋁散熱片是早期最常見的散熱片， 鋁散熱片仍然占據了相當一部分市場。為了增加其鰭片的散熱面積，最常用的鋁散熱片的加工方法是鋁擠壓技術，而主要的指標是評價鋁散熱片是散熱片底座厚度和針鰭比。Pin是指散熱片的翅片高度，fin是指相鄰兩個翅片之間的距離。針翅比是針的高度(不包括基部的厚度)除以翅。針翅比越大，散熱片的有效散熱面積越大，鋁擠壓工藝越先進。
當熱量達到散熱片頂部時，需要盡快將熱量散發到周圍環境中。對于風冷散熱片，需要與周圍空氣進行熱交換。此時熱量在兩種不同的介質之間傳遞，公式為Q=α X A X ΔT，其中ΔT為兩種介質的溫差，即散熱片與周圍空氣的溫差；α為流體的導熱系數，在熱沉材料和空氣成分確定后為定值；最重要的是散熱片和空氣的接觸面積。在其他條件不變的前提下，比如散熱片，一般體積有限，機箱內空間有限，會增加安裝難度。改變散熱片的形狀，增加其與空氣的接觸面積，增加換熱面積，是提高散熱效率的有效手段。為此，通常通過翅片設計、表面粗糙化或螺紋加工來增加表面積。
銅散熱片的導熱系數是鋁的1.69倍，所以在其他條件相同的情況下，銅散熱片可以更快的從熱源帶走熱量。然而，銅的質量是一個問題。很多標榜的“銅散熱片”其實并不是100%的銅。在銅的列表中，銅含量超過99%的銅稱為無酸素銅，下一級銅是銅含量低于85%的丹銅。目前市面上大部分銅散熱片的含銅量介于兩者之間。而有些劣質銅散熱片的含銅量甚至不到85%。雖然成本很低，但是它的導熱系數大大降低，影響散熱。此外，銅也有明顯的缺點，如成本高，加工困難，散熱片質量阻礙了全銅鰭片的應用。紫銅的硬度不如鋁合金AL6063，一些機械加工(如開溝切割)的性能也不如鋁。銅的熔點比鋁高很多，不利于擠壓等等。
雖然目前最常用的熱沉材料是銅和鋁合金，但鋁合金由于加工容易，成本低，是應用最廣泛的材料。銅的熱導率較高，使其瞬時吸熱能力優于鋁合金，但散熱速度比鋁合金慢。
當熱量傳遞到空氣中時，與鋁散熱片接觸的空氣溫度會迅速升高。此時，熱空氣要盡可能多地通過與周圍冷空氣的對流帶走熱量。對于風冷散熱片，主要手段是提高氣流速度，利用風扇實現強制對流。這主要與風扇設計和風速有關。散熱片風扇的效率(如流量、風壓)主要取決于風扇葉片直徑、軸向長度、風扇轉速和風扇葉片形狀。風扇流量大多采用CFM單位(英制，立方英尺每分鐘)，一個CFM約為0.028mm3/分鐘。