A hőszivattyú működési elve lényegében azonos a hűtőszekrényével, hasznosítási módja azonban épp annak a fordítottja. Mivel a két berendezés felépítésében és alkatrészeiben csak méreteit tekintve tér el egymástól, ezért meleg nyári napokon a hőszivattyút hűtésre is fel lehet használni.
A kompressziós hőszivattyú úgy működik, hogy egy alacsony nyomású és hőmérsékletű hűtőközeget a párologtató egységben valamely hőforrásból származó hő (pl. a talajvízé, a talajé, a levegőé, a napenergiával működő berendezések hulladékhője) közlése révén elpárologtatnak, a kondenzátorban pedig a gázt mechanikus energia segítségével komprimálják, ezáltal nő a hűtőanyag gőzének nyomása és hőmérséklete. A magasabb nyomáson a hűtőanyag forráspontja is magasabb. Ez a hő vonható el fűtésre. A második hőcserélőben, amelyben az anyag újra folyékony halmazállapotúvá válik, az alacsony hőmérsékleten felvett párolgási hő átadódik a fogyasztókörbe (fűtéskör). Az immár újra folyékony halmazállapotú hűtőanyag pedig egy szabályozószelepen (folytószelep) áthaladva visszajut a kisnyomású és hőmérsékletű térbe, a párologtatóba, és ott újra elpárolog.