在自然界中，水總由高處流向低處，熱量也總是從高溫傳向低溫。但人們可以用水泵把水從低處提升到高處，從而實現水由低處向高處流動，熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。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，并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范圍不一樣。

一臺壓縮式熱泵裝置，主要有蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥四部分組成，通過讓工質不斷完成蒸發（吸取環境中的熱量） →壓縮→冷凝（放出熱量）→節流→再蒸發的熱力循環過程，從而將環境里的熱量轉移到水中。

熱泵在工作時，把環境介質中貯存的能量QA在蒸發器中加以吸收；它本身消耗一部分能量，即壓縮機耗電QB；通過工質循環系統在冷凝器中進行放熱QC，QC=QA+QB，由此可以看出，熱泵輸出的能量為壓縮機做的功QB和熱泵從環境中吸收的熱量QA；因此，采用熱泵技術可以節約大量的電能。