Działanie pompy ciepła polega na wykorzystaniu pokładów energii odnawialnej pochodzącej z gruntu, wód naziemnych i podziemnych, lub z powietrza. Pompa ciepła pobiera ciepło z tych źródeł i dostarcza je do ogrzewanego obiektu. Budowa i zasada działania pompy ciepła jest podobna do działania np. lodówki, z tą różnicą że "produktem" jest ciepło. Maksymalna temperatura uzyskiwana za pomocą pompy ciepła wynosi - w zależności od konstrukcji - ok 55 - 65°C.

Kolejną istotną cechą pompy ciepła jest to że większość energii dostarczanej do układu pobiera ona z otoczenia (grunt, woda) (tzw. dolne źródło ciepła). Bardzo istotny jest właściwy dobór mocy pompy ciepła do układu ogrzewania. Stosunek energii dostarczonej do pobranej nazywa się COP, jest to jeden z najważniejszych parametrów pompy ciepła - im jest wyższy, tym wydajniej pracuje pompa. Współczynnik ten zależy przede wszystkim od różnicy temperatur między dolnym i górnym źródłem ciepła. 

Porównując parametry pomp dostępnych na rynku należy zwracać szczególną uwagę na temperatury przy jakich osiągane są wyniki. Za wystarczające uważa się osiąganie współczynnika COP ok. 3 przy ogrzewaniu wody użytkowej do ok. 50 °C i COP = 4,5 przy odbiorniku ok. 35 °C. Można powiększyć współczynnik COP nawet do 6, jednak trzeba zapewnić w miarę wysoką temperaturę dolnego źródła.