Természetes jelenségként, ahogy a víz magasról alacsonyra áramlik, a hő mindig a magas hőmérsékletű területekről áramlik az alacsony hőmérsékletű területekre. De az emberek létrehozhatnak olyan gépeket, amelyek képesek hőt pumpálni alacsony hőmérsékletről magasra, ahogyan a vízszivattyúkat használják a víz alacsonyról magasra emelésére. Tehát a hőszivattyú lényegében egy hőemelő berendezés. A hőszivattyú feladata, hogy hőt vegyen fel a környező környezetből és továbbítsa azt a fűtendő tárgynak (magasabb hőmérsékletű tárgynak). Működési elve ugyanaz, mint a hűtőké. A fordított Carnot ciklus működik, az egyetlen különbség az, hogy az üzemi hőmérséklet tartomány eltérő. Amikor a hőszivattyú működik, energiájának egy részét elfogyasztja, és a környezeti közegben tárolt energiát alakítja át
A hőátadó munkaközeg keringtető rendszeren keresztül kitermelhető és a hőmérséklet emelésére használható, és a teljes hőszivattyús berendezés által elfogyasztott munka csak kis része a kimenő teljesítménynek. Ezért a hőszivattyús technológia használatával sok jó minőségű energia takarítható meg. Működés közben az elpárologtató hőt vesz fel a környező környezetből, hogy elpárologtassa a hőhordozó közeget. Miután a munkaközeg gőzét a kompresszor összenyomja, a hőmérséklet és a nyomás emelkedik. Amikor a magas hőmérsékletű gőz a kondenzátoron keresztül folyadékká kondenzálódik, a felszabaduló hő a tárolóközegbe kerül. Víz a tartályban. A kondenzált hőhordozó folyadék az expanziós szelepen keresztül visszatér az elpárologtatóba, majd ismét elpárolog, és a ciklus megismétlődik.