Das Prinzip der Wärmepumpe beruht in der Umwandlung von Wärme niedriger Temperatur in Wärme hoher Temperatur. Dies geschieht in einem geschlossenen Kreislauf durch ständiges Verändern des Aggregatzustandes des Arbeitsmittels (Verdampfen, Komprimieren, Verflüssigen, Expandieren). Nach dem selben Prinzip entzieht auch ein Kühlschrank seinem Inneren die Wärme und gibt diese dann nach aussen ab.
Die Wärmepumpe entzieht der Umgebung des Hauses - Erdreich, Wasser oder Luft - gespeicherte Sonnenwärme und gibt diese plus der Antriebsenergie in Form von Wärme an den Heiz- und Warmwasserkreislauf ab. Der Kreislauf einer typischen Wärmepumpe (Kompressionswärmepumpe mit Elektro-, Gas- oder Dieselantrieb) besteht aus Verdampfung, Verdichtung, Kondensation und Expansion eines Kältemittels.

Der Einsatz von Wärmepumpen konzentriert sich fast ausschließlich auf die Beheizung von Gebäuden. Die Warmwasserbereitung erfordert erheblich höhere Vorlauftemperaturen, wodurch die Wirtschaftlichkeit einer Wärmepumpenanlage deutlich sinkt.