空气源热泵就是一种采掘和利用自然界蕴藏的低品位热能的装置。热泵原理―逆向热力循环以消耗外界提供的能量作为补尝可从低温热源吸取热量，并将此热量连同补偿能量一起转移给高温热源。
空气源热泵热水器由压缩机—蒸发器—节流器—冷凝器等装置构成了一个循环系统。热媒（也可称冷媒）在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程（温度高达100℃），它进入冷凝器后释放出高温热量加热水，同时自己被冷却并转化为液态，当它运行到吸热器后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度下降至零下20℃—30℃，这时吸热器周边的空气就会源源不断地将低温热量传递给热媒。热媒不断地循环就实现了空气中的低温热量转变为高温热量并加热冷水的过程。
热泵与制冷机的热力学原理是相同的，只不过工作目的不同，工作的温度温范围也不同。热泵循环：通过四通换向阀，使制冷剂流向相反。经压缩机压缩的高温高压制冷剂蒸汽经四通阀直接排入套管换热器中向冷媒水放出热量，从而产生制热效果，被冷凝后的制冷剂液体流经膨胀阀节流降压，在风冷式换热器中吸收环境的热量而蒸发，再吸入压缩机压缩构成热泵循环。