自然界，水总由高处流向低处，热量也总是从高温传向低温。人们可以用水泵把水从低处提升到高处，从而实现水由低处向高处流动，空气源热泵热水机同样可以把热量从低温传递到高温。空气源热泵热水机实质上是一种热量提升装置，它的作用是从周围环境中吸取热量，并将其传递给被加热的对象（温度较高的物体）。

空气源热泵热水机通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量）压缩冷凝（放出热量）节流再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。

空气源热泵热水机在工作时，把环境介质中贮存的能量QA在蒸发器中加以吸收；它本身消耗一部分能量，即压缩机耗电QB；通过工质循环系统在冷凝器中进行放热QC，QC=QA+QB，热泵输出的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA。