Hiiliteräsputkien suunnittelun ydin on sen paineen{0}}kantokyvyn varmistaminen käyttöpaineessa. Putken seinämän paksuus on laskettava ja määritettävä keskipaineen, putken halkaisijan, käyttölämpötilan ja materiaalin lujuuden perusteella. Yleisesti käytettyjä kaavoja ovat ASME- tai GB-standardien suunnittelukaavat, joilla varmistetaan, että putkilinjaan ei tapahdu plastista muodonmuutosta tai repeytymistä pitkän ajan -käytön aikana. Samalla otetaan huomioon myös taloudellisuus ja materiaalien käyttö.
Hiiliteräsputkien suunnittelu edellyttää myös liitosmenetelmien ja tiivistyskyvyn huomioimista. Liitäntämenetelmien, kuten hitsauksen, laippojen ja kierteiden valinnan tulee perustua putkilinjan käyttöympäristöön ja kunnossapitovaatimuksiin varmistaen samalla luotettava tiivistys. Putken päiden työstötarkkuus, hitsin laatu ja tiivisteiden valinta ovat tärkeitä tekijöitä sen varmistamiseksi, että putkisto ei vuoda.
Hiiliteräsputkia suunniteltaessa tulee arvioida väliaineen ominaisuudet ja ympäristöolosuhteet. Tarvittaessa tulee lisätä korroosionestotoimenpiteitä- tai käyttää sisäisiä vuoraus-/pinnoituskäsittelyjä käyttöiän pidentämiseksi. Samaan aikaan suunnittelussa käytetään yleensä turvatekijää odottamattomien ylipaineiden, lämpötilan vaihteluiden ja ikääntymistekijöiden huomioon ottamiseksi, mikä varmistaa, että putkisto voi silti toimia turvallisesti äärimmäisissä olosuhteissa.