空气能热泵在运行中，蒸发器从空气中的环境热能中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸气经压缩机压缩后压力和温度上升，高温蒸气通过久黏结在贮水箱外表面的制环形管冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了空气源热泵贮水箱中的水。冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。安装不受建筑物或楼层限制，使用不受气候条件限制，既可用作家庭的热水供应中心，也能为单位集体集中供热水。空气能热泵传热工质是一种特殊物质，常压下其沸点为零下40℃,凝固点为零下100℃以下，该物质冷的时候是液体，但很容易被蒸发成气体，反之亦然。
水循环式。水循环的机体是将水泵和换热器放进主机里，保温水箱只起到储存热水的作用。一般像商用机安装在楼顶或比较宽松的地方。相比空调压缩机的5-6大压缩比，热泵热水器专用压缩机可以承受很高的压缩比，可以10以上(11-13范围内安全)，但是压缩比不可无限提高，过高的压缩比将提高了压缩机内部局部温度，严重影响使用寿命。采用这种方式，循环水泵容易出故障，像商用机的话，当发生故障时较容易维护，而家用机维修起来更困难，因为一般的家用机水泵多安装在室外墙壁，机组都将水泵整合在机箱里面，相对来说技术也成熟很多。
