Tepelné čerpadlo funguje tak, že odebírá teplo z konkrétního zdroje a předává ho jinam. Čerpadlo pracuje na principech komprese a následné expanze. Podle toho, o jaký typ čerpadla se jedná, bere teplo buď z vody, země nebo vzduchu. Pak dojde ke kompresi teplonosného média, což je v podstatě speciální chladivo, které vyprodukuje nárůst tepla. To pak předá topné soustavě. Médium odchází expanzním ventilem ven, prudce se ochladí a opět nasává – načerpává energii ze vzduchu, země nebo vody.
Čerpadla v podstatě fungují na stejném principu, jako chladničky, jen místo chladu a mrazu v mrazáku produkují teplo. Berou si energii z přírodních zdrojů, mění ji na teplo a to následně posílají dále. Takto bychom mohli zjednodušeně popsat práci a fungování tepelných čerpadel.