Zasada działania Nazwa „pompa ciepła” jest użyta przez analogię do nazwy powszechnie znanej pompy hydraulicznej pompującej ciecz (najczęściej wodę) z niżej położonego zbiornika do zbiornika położonego wyżej. Zarówno pompa hydrauliczna, jak i pompa ciepła potrzebują energii dostarczonej z zewnątrz. Kiedy ciepło płynie w naturalnym kierunku (od wyższej temperatury do niższej), przepływ tego ciepła może być wykorzystany do napędu silnika cieplnego podobnie jak przepływ wody płynącej grawitacyjnie z góry na dół napędza silnik hydrauliczny (turbinę wodną). Aby „zmusić” ciepło do płynięcia w odwrotnym kierunku (od temperatury niższej do wyższej) należy z zewnątrz dostarczyć energii do napędu, podobnie jak przy pompowaniu wody z dolnego zbiornika do górnego.
„Niskotemperaturowe” ciepło, czyli energia cieplna zawarta w powietrzu, wodzie lub gruncie, jest pobierane za pośrednictwem wymiennika ciepła nazywanego parownikiem (dolne źródło ciepła). Przed parownikiem znajduje się zawór rozprężny, który zapoczątkowuje proces zmiany gorącego ciekłego czynnika roboczego w parę.