C'est un dispositif destiné à recevoir le e-liquide. c'est un réservoir, généralement cylindrique, souvent en plastique. Il peut avoir différentes contenance (de 0,5 à 7 ml). Ces cartouches peuvent aussi contenir des bourres (soit synthétiques, soit métalliques) pour éviter un écoulement trop important du e-liquide.
Une cartouche est constituée de deux ouvertures, l'une pour laisser échapper la vapeur, l'autre ouverture pour recevoir la mèche ou la tresse de l'atomiseur. À la première ouverture peut être adapté un bec (drip tip pour les anglophones) que l'utilisateur place en bouche.
Une cartouche peut être réutilisée et remplie de nombreuses fois