Wärmepumpen nutzen Wärmeenergie aus der Umwelt, die im Erdreich, in der Umgebungsluft oder im Grundwasser gespeichert ist. Dabei wird das Temperaturniveau mithilfe zusätzlicher mechanischer Antriebsenergie so angehoben, dass es für den Betrieb einer Heizungsanlage nutzbar ist. In der Wärmepumpe zirkuliert ein Arbeitsmittel, dessen Aggregatzustand ständig zwischen gasförmig und flüssig wechselt.

Die Funktionsweise der Wärmepumpe beruht auf einem geschlossenen, thermodynamischen Kreisprozess:

• Das kalte, flüssige Arbeitsmittel nimmt im Verdampfer Energie aus der Wärmequelle (Erde, Luft, Wasser) auf und verdampft dabei.
• Unter Einsatz mechanischer Energie (elektrischer Antrieb) wird das dampfförmige Arbeitsmittel im Kompressor zu Heißgas erhitzt.
• Im Kondensator verflüssigt sich das Heißgas, die dabei frei werdende thermische Energie wird an das Heizsystem abgegeben. 
• Das flüssige Arbeitsmittel wird im Expansionsventil entspannt, wodurch es stark abkühlt und somit wieder Energie aufnehmen kann.