接通電源后，軸流風扇開始運轉，室外空氣通過蒸發器進行熱交換，溫度降低后的空氣被風扇排出系統，同時，蒸發器內部的工質吸熱汽化被吸入壓縮機,壓縮機將這種低壓工質氣體壓縮成高溫、高壓氣體送入冷凝器，被水泵強制循環的水也通過冷凝器，被工質加熱后送去供用戶使用，而工質被冷卻成液體，該液體經膨脹閥節流降溫后再次流入蒸發器，如此反復循環工作，空氣中的熱能被不斷熱泵送到水中，使保溫水箱里的水溫逐漸升高，zui后達到55℃左右，正好適合人們洗浴，這就是空氣源熱泵熱水器的基本工作原理。

空氣源熱泵系統無冷卻水系統，無冷卻水消耗，也無冷卻水系統動力消耗，另外，冷卻水污染形成的軍團菌感染的病例已有不少報導，從安全衛生的角度，考慮空氣源熱泵也具有明顯的優勢，熱泵機組是采暖系統中的主機，由于采用空氣源冷凝器不需要冷卻塔；而蒸發器是水冷的，夏天制冷時提供冷水，冬季制熱時提供熱水，風機盤管是空調系統的末端裝置，裝在室內如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣，采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。

空氣源熱泵系統由于無需鍋爐、無需相應的鍋爐燃料供應系統、除塵系統和煙氣排放系統，系統安全可靠、對環境無污染，節能型產品：該空氣源熱泵機組以空氣為低溫熱源制取熱量，耗電量僅為電鍋爐全年的1/4；同燃煤、油、氣鍋爐比，可節省40%以上的能源，短期內可收回投資，熱泵熱水機組遵循能量守恒定律和熱力學第2定律，運用熱泵的原理，只需要消耗一小部分的機械功（電能），將處于低溫環境（大氣或地下水等）下的熱量轉移到高溫環境下的熱水器中，去加熱制取高溫的熱水。