作為自然界的現象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫流向低溫。但人們可以創造機器，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。所以熱泵實質上是一種熱量提升裝置，熱泵的作用是從周圍環境中吸取熱量，并把它傳遞給被加熱的對象（溫度較高的物體），其工作原理與制冷機相同，都是按照逆卡諾循環工作的，所不同的只是工作溫度范圍不一樣。
熱泵在工作時，它本身消耗一部分能量，把環境介質中貯存的能量加以挖掘，通過制冷劑循環系統提高溫度進行利用，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為輸出功中的一小部分，因此，采用熱泵技術可以節約大量高品位能源。
一臺壓縮式制冷裝置，主要有蒸發器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥四部分組成，通過讓工質（制冷劑）不斷完成蒸發→壓縮→冷凝→節流→再蒸發的熱力循環過程，而將制冷空間的熱量轉移達到制冷效果。而如果在設備上增設一個控制工質流向的的換向閥，使其完成與制冷過程相反的逆向熱力循環，從低溫熱源吸取熱量，并將此熱量轉移給相對的高溫空間（即制冷過程中的制冷空間），達到供熱的目的，則就是一套熱泵系統了。
