Princip je velmi podobný fungování ledničky, ale v opačném směru. Tepelná energie přítomná ve vzduchu se využije v systému vytápění.
Systém tepelného čerpadla obsahuje extrémně chladné tekuté chladící medium, které proudí skrz měděné potrubí výparníku. Vzduch procházející tímto výparníkem obsahuje zbytkové teplo, které je přijímáno chladícím mediem. V kompresoru se pak medium stlačuje.
Jak vzrůstá tlak, roste i teplota media. Z kompresoru putuje medium do kondenzátoru, odkud se teplo uvolňuje do vodní nádrže.
Nakonec expanzní tryska sníží tlak media a cyklus se opakuje.