Pretože tepelné čerpadlá vzduchu-voda jednoducho prečerpávajú teplo, a nie ho získavajú spaľovaním fosílnych palív, sú oveľa energeticky efektívnejšie ako väčšina ostatných typov domácich vykurovacích technológií. V skutočnosti tepelné čerpadlá vzduch-voda vyrábajú 3 až 4 kilowatty tepla z iba 1 kilowattu elektrickej energie, vďaka čomu sú účinné až 400%.

Teplo zo vzduchu je absorbované do chladiva v systéme, aj keď je vonkajšia teplota až mínus 20 stupňov Celzia. Toto teplo sa prenáša do chladiva pomocou výparníka, ktorý mení chladivo z kvapaliny na plyn. Kompresor stlačí plyn, čím sa zohreje a teplo z horúceho plynu sa potom kondenzátorom prenesie do vykurovacieho systému. Akonáhle tekutina uvoľní svoje teplo, putuje späť do vonkajšej časti tepelného čerpadla, aby celý proces pokračoval.

Tepelné čerpadlá vzduch-voda obsahujú výparník, kompresor, kondenzátor a expanzný ventil; všetko v boxe o veľkosti domácej klimatizačnej jednotky. Vzhľadom na to, že teplota vzduchu u nás je len zriedka nižšia ako mínus 20 stupňov Celzia, aj v zime môžu tepelné čerpadlá so zdrojom vzduch-voda dodávať teplo vášmu domu 365 dní v roku.

Elektrická energia poháňajúca tento proces je úspornejšia v porovnaní s energiou na priame vykurovanie.  Tepelné čerpadlo má vykurovací faktor cca 4, čo znamená, že tepelné čerpadlo vzduchu je účinné na 400%. To znamená, že ak v súčasnej dobe na vykurovanie využívate 20 000 kWh, tepelným čerpadlom spotrebujete asi 5 000 kWh, čo šetrí peniaze za účty za energiu a znižuje emisie uhlíka. Presná úspora závisí od klímy a od toho, či máte nízko, stredno alebo vysokoteplotný vykurovací systém.