Luftvarmepumper fungerer på det omvendte Carnot-syklusprinsippet. De bruker et kompressorsystem for å absorbere varme fra luften for å produsere varmt vann. Nærmere bestemt komprimerer kompressoren kjølemediet; det oppvarmede kjølemediet passerer deretter gjennom en kondensator i vanntanken for å produsere varmt vann. Etter varmeveksling går kjølemediet tilbake til kompressoren for neste syklus. Under denne prosessen absorberes varme fra luften av fordamperen og overføres til kjølemediet, som deretter overføres til vannet for å produsere varmt vann. Denne nye generasjonen varmtvannsberedere som varmer opp luft ved hjelp av en kompressor kalles en luftvarmepumpevannvarmer. For å si det enkelt, komprimerer utendørsenheten luft som en luftpumpe, og øker temperaturen. Denne varmen ledes deretter til innendørs vanntank gjennom en væske som koker ved -17 grader, og til slutt slippes ut i vannet.
Oppvarmingsprinsippet til en varmepumpe er det motsatte av et klimaanlegg-den nasjonale standarden for kjøling er 1000 watt, og for elektrisk kjøling er den 2800 watt. Basert på prinsippet om varmebalanse genereres minst 2800 watt varme samtidig. Med tilførsel av 1000 watt elektrisitet er den faktiske varmen som genereres mellom 3000 og 4000 watt. Denne varmen overføres deretter til den isolerte vanntanken, og strømforbruket er bare en-fjerdedel av det for en elektrisk varmtvannsbereder (selv om den elektriske varmtvannsberederen har en termisk effektivitet på 100 %, vil den bare generere 1000 watt varme med en tilførsel på 1000 watt elektrisitet).