Das Prinzip der Wärmepumpe entspricht dem Prinzip eines Kühlschrankes, an dessen Rückseite ebenfalls Wärme produziert wird. Der Kühlschrank kühlt einen kleinen, begrenzten Luftraum und erwärmt gleichzeitig einen aus Sicht des Kühlschrankes unendlichen Luftraum. Die Wärmepumpe kühlt umgekehrt nicht gezielt einen kleinen Luftraum, sondern eine aus Sicht einer Wärmepumpe unerschöpfliche Wärmequelle, die von der Kühlung durch die Wärmepumpe nicht beeinflußt wird (entsprechende Auslegung bei Erdsonden erforderlich), während sie gleichzeitig einen kleinen, begrenzten Luftraum erwärmt.

Der Kreislauf einer typischen Wärmepumpe (Kompressionswärmepumpe mit Elektro-, Gas- oder Dieselantrieb) besteht aus Verdampfung, Verdichtung, Kondensation und Expansion eines Kältemittels. Dieses befindet sich im Verdampfer zunächst im flüssigen Zustand, wobei die Temperatur der umgebenden Wärmequelle höher ist als der Siedepunkt des Kältemittels. Dadurch bedingt findet eine Wärmeübertragung von der Wärmequelle auf das Kältemittel statt, wodurch dieses genügend Energie erhält, um zu verdampfen. Der Verdichter saugt den Kältemitteldampf kontinuierlich an, welcher beim Verdichten auf ein mehrfaches verdichtet und dabei erhitzt wird. Er gibt die Wärme im Kondensator an den Wärmenutzer ab (z.B. Rücklauf der Heizung), wobei die Temperatur des Wärmenutzers unter der Verflüssigungstemperatur des Kältemitteldampfes liegt. Das nunmehr wieder flüssige Kältemittel verliert durch ein Expansionsventil soviel Druck und Temperatur, daß das Niveau wieder unter die Temperatur der Wärmequelle sinkt, so daß im Verdampfer wiederum Wärme aus der Wärmequelle aufgenommen werden kann.

Bei der Absorptionswärmepumpe macht man sich in Abweichung vom oben erläuterten Wärmepumpenprinzip den Effekt zunutze, daß bei der Absorption eines Kältemittels in einem Lösungsmittel Absorptionswärme frei wird, so daß auf die Erwärmung durch Verdichtung verzichtet werden kann. Eine Absorptionswärmepumpe kann durch verschiedene eingesetzte Kältemittel als ein- oder zweistufiges Verfahren ausgelegt werden mit der Option, Wärme auf verschiedenen Temperaturniveaus zur Verfügung zu stellen. Absorptionswärmepumpen sind für den privaten Gebrauch (EFH) noch nicht geeignet.

Eine Wärmepumpe transformiert bereits vorhandene Wärme in einem thermodynamischen Kreislauf auf ein höheres, nutzbares Wärmeniveau. Die vorhandene Wärme kann aus unterschiedlichen Quellen genutzt werden. Die Atmosphäre, Massiv-Absorber und auch die oberflächennahen Bodenschichten werden durch eingestrahlte Sonnenenergie erwärmt und können als Wärmequelle zur Verfügung stehen. Die Nutzung der Wärme tieferer Schichten beruht auf dem Zerfall radioaktiver Elemente im Erdinneren und ist dem Bereich der Geothermie zuzuordnen. Die genutzte Wärme aus dem Grundwasser beruht sowohl auf der Sonnenenergie als auch auf der Erdwärme. Weiterhin ist die Nutzung von Abwärme aus gewerblichen/industriellen Produktionsprozessen möglich. Für die Transformation auf ein höheres Wärmeniveau ist Fremdenergie erforderlich, jedoch ist der Wirkungsgrad der eingesetzten Fremdenergie dadurch besonders hoch, daß die vorhandene Wärme aus der genutzten Wärmequelle kostenlos zur Verfügung steht.