水泵将水从低处提升到高处，热泵将热量从低位提升到高位。热泵与锅炉不同，不是直接将燃料“转化”为热量，而是消耗少量的电能去“搬运”热量。
热泵技术的基础，是压缩式制冷的逆卡诺循环。其中有两个过程，蒸发过程从外部取热，可利用为对外部制冷；冷凝过程对外部排热，可利用为对外部制热。
只利用对外制冷的，称为单冷。既利用对外制冷又利用对外制热的，就是热泵。热泵的实质，就是通过逆卡诺循环，将冷侧的低位热能提升后“搬运”到热侧释放。
水冷式冷水机组，传统的中央空调主机形式，是单冷利用，不是热泵。夏季制冷时，通过冷冻水系统对室内制冷，从室内取热经冷水机组提升后，通过冷却水系统向室外排热，排热方式是冷却塔的蒸发冷却。
风冷热泵，夏季从室内取热搬运到室外空气中，室内是制冷，室外是排热；冬季通过阀门转换逆卡诺循环的走向，从室外空气中取热搬运到室内，室内是制热，而从室外取热。
空气源热泵，从原理上与风冷热泵是一回事。夏季制冷时，利用室外空气 “风冷”排热，这个角度上称之为风冷热泵；冬季制热时，利用室外空气为低位热源，从中取热，这个角度上称之为空气源热泵。
风冷热泵的称呼，多用于水空调系统的一种主机形式。但从原理上，家用的分体式空调也是风冷热泵，只不过管道中走的是氟，而不是水。再进一步，一拖二、一拖三乃至一拖多的VRV变频多联机系统，其室外主机都是风冷热泵，或者称之为空气源热泵。
地源热泵，利用的是浅层地热资源，如地下岩土、地下水、江河湖海等地表水，相对于“空气源”而称为“地源”。浅层地热资源与室外空气相比，蓄热量大而稳定，不受室外环境气候影响，因此热效率更高，更加节能，是可再生可持续的新能源利用。
土壤源热泵，地源热泵最普遍应用的一种形式，以土壤为“热源”，在地下岩土中埋管，水在管内走，与管外的土壤换热。夏季制冷时，地源热泵从室内取热，消耗少量的电能提升后，将热量排至室外地下岩土；冬季从室外地下岩土取热，消耗少量的电能提升后，向室内供热。
水源热泵，也属于地源热泵，利用的是地下水、地表水，称之为“水源”。地下水源热泵，打井从地下抽水直接使用，早期应用得很多，但对地下水层破坏严重，已受到限制。地表水源热泵，利用的是江、河、湖、海乃至污水水源，热效率高，但受到地理条件限制，大规模使用时需要评估对水源环境的影响。
