Er zijn veel verschillende soorten warmtepompen, maar de werking komt altijd op hetzelfde neer. In het voorbeeld hieronder wordt de aarde als warmtebron en elektriciteit als aandrijfenergie gebruikt. De werking van een warmtepomp is onder te verdelen in drie stappen:


Een vloeistof met een kookpunt lager dan de aarde temperatuur dient als transportmiddel van de warmte. Onder invloed van de aardwarmte verdampt deze vloeistof. Er wordt door de vloeistof dus warmte aan de aarde onttrokken.


De verdampte vloeistof wordt vervolgens samengedrukt door een compressor. Hierdoor stijgt de druk en de temperatuur van de damp. Bij het oppompen van een fietsband is dit verschijnsel ook goed waarneembaar: De onderkant van de pomp, waar de druk het hoogst is, wordt behoorlijk heet.


Als laatste stap wordt de warmte aan de damp onttrokken door bijvoorbeeld een CV. Het CV water stijgt in temperatuur, de damp daalt in temperatuur, zelfs zover dat de damp weer condenseert tot vloeistof. Dat laatste gebeurt in het condensorvat. De vloeistof stroomt weer naar de verdamper waar het proces weer van voor af aan begint.

In een koelkast gebeurt in wezen hetzelfde: warmte wordt ontrokken aan de binnenkant van de koelkast. Daardoor daalt de temperatuur binnen in de koelkast. Aan de achterkant wordt deze "warmte" afgegeven. Als de koelkast is aangeslagen, is dat ook goed voelbaar: aan de achterkant van de koelkast stijgt warme lucht op. Het geluid dat bij het aanslaan hoorbaar is, is de elektrisch aangedreven compressor.