Il materiale utilizzato per il dissipatore NH-D15 è il consolidato duo rame / alluminio, la scelta migliore per ottimizzare le prestazioni senza gravare eccessivamente sul peso. La base del dissipatore, così come le heatpipe, è in rame, mentre le alette del radiatore sono in alluminio. Con l'NH-D15 Noctua ha allargato il blocco lamellare, che ora è di 150 mm, mentre le heatpipe sono state ulteriormente spaziate tra di loro, per consentire una distribuzione del calore più uniforme su una superficie più ampia. La superficie in rame a contatto con la CPU è nichelata per garantire il massimo scambio termico, grazie alla lappatura a specchio che permette un'aderenza totale tra core e base del dissipatore. Il calore viene trasmesso alle alette in alluminio grazie alle 6 heatpipe ripiegate in rame nichelate. Grazie alla progettazione del pacco lamellare, il Noctua NH-D15 in modalità a singola ventola offre uno spazio sottostante di 64 millimetri per consentire l'installazione di memorie con heatsink di dimensioni importanti. L'altezza del dissipatore è di 165 mm, mentre la profondità è di 135 mm (150 mm con la seconda ventola installata) .