Zasada działania pompy ciepła obejmuje cykl zawierający cztery podstawowe etapy pracy. Na pierwszym etapie w parowaczu czynnik chłodniczy absorbuje ciepło ze źródła o niskiej temperaturze. W przypadku powietrznych pomp ciepła źródło to stanowi wymuszony wentylatorem przepływ powietrza omywającego parowacz, w przypadku pomp ciepła gruntowych ciepło zapewnia odpowiedni przepływ cieczy przez wymiennik ciepła wymuszony pompą cyrkulacyjną. Następnie czynnik chłodniczy jest zasysany do sprężarki, która w wyniku pracy zwiększa jego temperaturę i ciśnienie. Stąd sprężony czynnik trafia do skraplacza, gdzie podczas schładzania ulega skraplaniu, oddając energię w postaci ciepła do obiegu grzewczego, to jest do instalacji podgrzewania wody użytkowej, systemu centralnego ogrzewania lub basenu kąpielowego. Po odebraniu ciepła czynnik chłodniczy przepływa przez zawór rozprężny, za którym spadają jego ciśnienie i temperatura. Następnie czynnik trafia ponownie do wymienionego na początku parownika, w którym pobierając ciepło z tzw. dolnego źródła, ulega odparowaniu i w postaci gazu na kolejnym etapie sprężania podnoszone są jego temperatura i ciśnienie. Inwestycja w pompę ciepła jest relatywnie niska, gdyż pompy ciepła typu powietrze/woda, w przeciwieństwie do gruntowych pomp ciepła, nie wymagają jakichkolwiek prac ziemnych.
Pompy ciepła typu powietrze/woda pozwalają na zmniejszenie kosztów ogrzewania domu i produkcji ciepłej wody użytkowej. Redukcja tych kosztów może sięgać aż 75%, w zależności od kilku czynników, takich jak lokalizacja, wielkość domu, rodzaj ogrzewania oraz od ewentualnego korzystania z funkcji chłodzenia. Pompy ciepła o wysokiej wydajności pracy, sprawiają, że okres zwrotu inwestycji, jest stosunkowo krótki.