A levegős hőszivattyúk a fordított Carnot ciklus elvén működnek. Kompresszorrendszert használnak a levegő hőfelvételére, hogy meleg vizet állítsanak elő. Pontosabban, a kompresszor összenyomja a hűtőközeget; a felmelegített hűtőközeg ezután áthalad a víztartályban lévő kondenzátoron, hogy meleg vizet állítson elő. A hőcsere után a hűtőközeg visszatér a kompresszorba a következő ciklushoz. A folyamat során a levegőből származó hőt az elpárologtató elnyeli, és átadja a hűtőközegnek, amely azután a vízbe kerül meleg víz előállítására. Ezt az új generációs vízmelegítőt, amely kompresszorral melegíti a levegőt, léghőszivattyús vízmelegítőnek nevezik. Leegyszerűsítve: a kültéri egység levegőszivattyúként sűríti a levegőt, megemelve a hőmérsékletét. Ezt a hőt ezután egy -17 fokos forráspontú folyadékon keresztül a beltéri víztartályba vezetik, és végül a vízbe engedik.
A hőszivattyú fűtési elve ellentétes a légkondicionálóéval-a nemzeti szabvány a hűtésre 1000 watt, az elektromos hűtésre pedig 2800 watt. A hőegyensúly elve alapján egyidejűleg legalább 2800 watt hő keletkezik. 1000 watt áramfelvétel mellett a ténylegesen termelt hő 3000 és 4000 watt között van. Ezt a hőt ezután átadják a szigetelt víztartálynak, és energiafogyasztása csak egy-negyede az elektromos vízmelegítőének (még ha az elektromos vízmelegítő 100%-os hőhatékonyságú is, akkor is csak 1000 watt hőt termel 1000 watt elektromos bemenő áram mellett).