Il TWT (Traveling Wave Tube ovvero tubo a onde progressive) è una valvola amplificatrice di tipo a fascio lineare come il KLYSTRON. Anche per il TWT viene sfruttato l'effetto di modulazione di velocità di un fascio di elettroni, però nel TWT a differenza del KLYSTRON, la zona di iterazione tra il fascio di elettroni e il campo RF è eseguita per quasi tutta la lunghezza del fascio, come mostrato il figura.

Questa differenza fa si che il TWT non ha bisogno di cavità risonanti che devono avere delle dimensioni predefinite per lavorare ad una certa frequenza, quindi, nel caso in cui ci sia il bisogno di modificare la frequenza di lavoro, ci si troverebbe costretti a modificare le dimensioni fisiche di queste cavità risonanti con dispositivi meccanici che renderebbe la costruzione di un qualsiasi dispositivo molto più complessa. Da questo si ricava che la differenza fondamentale tra un TWT e un KLYSTRON è la capacità del TWT di lavorare su una gamma di frequenze, banda, molto più ampia di quella del KLYSTRON.
Quindi, anche se il principio di funzionamento e le caratteristiche del TWT sono molto simili a quelle del KLYSTRON, si tende ad usare il TWT in dispostitivi dove si ha la necessità di variare spesso e velocemente la frequenza di trasmissione, ad esempio in RADAR militari dove si ha la necessità di variare velocemente la frequenza di trasmissione per evitare disturbi intenzionali che renterebbe inefficace il RADAR.
Torniamo ora al principio di funzionamento del TWT. Il fascio di elettroni, focalizzato mediante un campo magnetico, viene fatto passare attraverso una struttura chiamata "struttura a onda lenta" o "linea di ritardo", nella figura questa struttura è disegnata come una spirale chiamata anche elica, nella realtà è costruita in maniera più complessa per ottenere rendimenti maggiori.
Il segnale RF da amplificare entra nel TWT e percorre l'elica dove avverrà l'interazione con il fascio di elettroni. L'interazione tra il segnale RF e il fascio di elettroni, provoca sia una modulazione di velocità del fascio, che a sua volta causa una modulazione di densità degli elettroni che lo compongono, sia un rarlentamento nella velocità di propagazione del segnale RF, da qui il nome "struttura a onda lenta", fino ad ottenere la stessa velocità tra il fascio e il segnale RF.
L'effetto appena spiegato provoca un passaggio di energia dal fascio di elettroni al segnale RF, in modo da ottenere in uscita dal TWT, l'amplificazione in potenza del segnale RF.