Tepelné čerpadlo odoberá teplo z okolia (vzduchu, zeme alebo vody) a pomocou stlačenia chladiva v kompresore ho prevádza na vyššiu teplotu vhodnú na vykurovanie a ohrev teplej vody – podobne, ako pumpička fúkajúca koleso. Dokáže získať teplo aj zo vzduchu s teplotou –20°C, hoci je tento proces mierne menej efektívny.

Tepelné čerpadlá vzduch – voda sú populárne vďaka jednoduchej inštalácii, keďže nepotrebujete vrty ani zemné kolektory. Na rozdiel od nich sú tepelná čerpadlá zem – voda najúčinnejšie, no ich vyššia investičná cena obmedzuje ich využitie – napriek tomu pôda udržiava stabilnú teplotu okolo 10–12°C už od 10 metrov pod povrchom.