Im Prinzip funktioniert eine Wärmepumpe wie ein Kühlschrank, allerdings umgekehrt: Während ein Kühlschrank Wärme von innen nach außen transportiert, zieht die Wärmepumpe Wärme von außen nach innen.
Der Wirkmechanismus spielt sich in einem geschlossenen Kreislauf ab. Ein Kältemittel im Inneren der Wärmepumpe nimmt die Umweltwärme auf und verdampft dadurch bei niedriger Temperatur. Anschließend wird das nun gasförmige Kältemittel in einem Kompressor verdichtet – ein Vorgang, bei dem sich das Gas unter Druck erwärmt, ähnlich wie man es von der Verwendung einer Luftpumpe kennt. In einem dritten Schritt gibt das Gas seine Wärme über einen Wärmetauscher an das Heizsystem ab. Dabei verflüssigt sich das Kältemittel wieder, ehe es sich unter geringerem Druck weiter abkühlt. Danach beginnt der beschriebene Zyklus von vorn. Visualisierungen hievon finden sich zum Beispiel auf der Internetseite des Bundesverbands Wärmepumpe.
Betrieben werden Wärmepumpen mit Strom – in Gebäuden der Gewobag mit grünem Ökostrom.