Die Wärmepumpe nutzt als Energiequelle das Temperaturniveau der Umgebung und den physikalischen Effekt, dass eine Flüssigkeit verdampft, wenn entweder die Temperatur erhöht oder der Druck gesenkt wird. Ein Beispiel aus dem Alltag ist z.B. der Kochtopf mit Wasser auf einem Herd. Es muss eine große Energiemenge zur Verfügung gestellt werden, bis das Wasser verdampft und sich der Aggregatszustand von flüssig zu gasförmig ändert. Die Wärmepumpe nutzt zur Wärmegewinnung den gegenläufigen Prozess, genannt Kondensation (Übergang von gasförmig zu flüssig). Bei einer Wärmepumpe wird ein Kältemittel verwendet, dass durch die Quelle (Luft, Wasser, Sole) bei niedrigem Druck verdampft. Ein nachgeschalteter Verdichter erhöht den Druck. Dadurch kondensiert die Flüssigkeit, und es wird Energie freigesetzt, die zum Heizen verwendet werden kann. Danach reduziert eine Drossel den Druck wieder. Das Kältemittel kühlt noch weiter ab und kann dann wieder im Verdampfer erwärmt werden. Reversible Wärmepumpen können den Kreisprozess umkehren und Kühlleistung bereitstellen.