Funkce tepelného čerpadla je založena na cyklu, ve kterém chladivo absorbuje teplo z okolního prostředí a " přečerpává " ho na vyšší teplotní úroveň. Tepelná energie může být také odebírána ze vzduchu při minusových teplotách a násobena pomocí pomocné energie (elektřiny).
1. Vypařování: chladivo absorbuje teplo z prostředí a vypařuje se - stává se plynným.
2. Komprese: Kompresor stlačuje plynné chladivo - teplota se zvyšuje.
3. Zkapalnění: Chladivo se zkapalňuje. Chladivo uvolňuje tepelnou energii v kondenzátoru do topného okruhu budovy - při tomto procesu se opět stává kapalným.
4. Expanze: Tlak se sníží expanzí v expanzním ventilu - cyklus nyní začíná znovu.