В однотрубной горизонтальной системе водяного отопления вода течёт только в одном направлении. Минимальная же длина трубопровода обычно обеспечивается за счёт того, что вода после того, как проходит через отопительные приборы, снова возвращается в подающую систему. Получается, что расход в подающем трубопроводе постоянный на всём протяжении. Но при этом происходит снижение температуры. Это можно объяснить тем, что из отопительных приборов поступает более холодная вода. Если теплоподвод фиксированный, то площадь теплоотдающей поверхности батареи должна увеличиваться по мере возрастания расстояния от водонагревателя.

Недостатком такой системы отопления является то, что в таком случае нет возможности регулировать тепловой поток. Можно выполнять только частичное регулирование при помощи специальных устройств.

При обустройстве однотрубной вертикальной водяной системы отопления, подающий трубопровод прокладывают по чердаку. От чердака вниз должны отходить параллельные вертикальные стояки, необходимые для подачи воды в отопительные приборы. Располагаться они должны на разных этажах, но непременно строго один над другим. Температура воды при этом в подающем трубопроводе будет одинаковой в точке входа в любой из нисходящих стояков. Получается, что температура изменяется в самих стояках. Все отопительные приборы при использовании вертикальной системы водяного отопления присоединяются к одному общему стояку. Причём не имеет значения, на каком этаже располагаются эти отопительные приборы.

В сравнении с двухтрубной системой отопления однотрубная система имеет меньшую сметную стоимость. Также однотрубная система отопления смотрится гораздо привлекательнее. Однако устраивать однотрубную систему отопления можно только в домах, в которых имеется чердак.