Lucht-waterwarmtepompen werken volgens het omgekeerde Carnot-cyclusprincipe. Ze gebruiken een compressorsysteem om warmte uit de lucht te absorberen en zo warm water te produceren. Concreet comprimeert de compressor het koelmiddel; het verwarmde koelmiddel stroomt vervolgens door een condensor in de watertank om warm water te produceren. Na de warmtewisseling keert het koelmiddel terug naar de compressor voor de volgende cyclus. Tijdens dit proces wordt warmte uit de lucht geabsorbeerd door de verdamper en overgedragen aan het koelmiddel, dat vervolgens wordt overgedragen aan het water om warm water te produceren. Deze nieuwe generatie waterverwarmers die lucht verwarmen met behulp van een compressor, wordt een luchtwarmtepompwaterverwarmer genoemd. Simpel gezegd: de buitenunit comprimeert de lucht als een luchtpomp, waardoor de temperatuur stijgt. Deze warmte wordt vervolgens via een vloeistof die kookt bij -17 graden naar de binnenwatertank geleid en uiteindelijk in het water afgegeven.
Het verwarmingsprincipe van een warmtepomp is het tegenovergestelde van dat van een airconditioner.-De nationale norm voor koeling is 1000 watt, en voor elektrische koeling is dit 2800 watt. Op basis van het warmtebalansprincipe wordt er tegelijkertijd minimaal 2800 watt aan warmte gegenereerd. Bij een input van 1000 watt elektriciteit ligt de daadwerkelijk opgewekte warmte tussen de 3000 en 4000 watt. Deze warmte wordt vervolgens overgebracht naar de geïsoleerde watertank en het energieverbruik bedraagt slechts een-kwart van dat van een elektrische boiler (zelfs als de elektrische boiler een thermisch rendement van 100% heeft, zal hij slechts 1000 watt warmte genereren met een input van 1000 watt elektriciteit).