作為自然界的現象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫區流向低溫區。但人們可以創造機器，如同把水從低處提升到高處而採用水泵那樣，採用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。所以熱泵實質上是一種熱量提升裝置，熱泵的作用是從周圍環境中吸取熱量，並把它傳遞給被加熱的對象(溫度較高的物體)，其工作原理與制冷機相同，都是按照逆卡諾循環工作的，所不同的只是工作溫度範圍不一樣。
熱泵熱水器的基本原理：它主要是由壓縮機、熱交換器、軸流風扇、保溫水箱、水泵、儲液罐、過濾器、電子膨脹閥和電子自動控制器等組成。接通電源后，軸流風扇開始運轉，室外空氣通過蒸發器進行熱交換，溫度降低后的空氣被風扇排出系統，同時，蒸發器內部的工質吸熱汽化被吸入壓縮機，壓縮機將這種低壓工質氣體壓縮成高溫、高壓氣體送入冷凝器，被水泵強制循環的水也通過冷凝器，被工質加熱後送去供用戶使用，而工質被冷卻成液體，該液體經膨脹閥節流降溫后再次流入蒸發器，如此反覆循環工作，空氣中的熱能被不斷「泵」送到水中，使保溫水箱里的水溫逐漸升高，最後達到55℃左右，正好適合人們洗浴，這就是空氣源熱泵熱水器的基本工作原理。
