La pompa di calore funziona con lo stesso principio di un frigorifero, ma inverso: sottrae calore da una fonte naturale e lo trasporta all'interno dell'edificio. L'utilizzo di una fonte naturale, come aria, acqua o sottosuolo, abbatte il costo di produzione dell'energia termica e lo riduce al solo costo di estrazione e trasporto.

Solitamente, una pompa di calore, utilizza un gas che ha la capacità di assorbire calore dalla fonte naturale e, tramite un processo di compressione, aumentare la propria temperatura e di cedere il calore all'impianto di riscaldamento. Il vantaggio tangibile sta nel rendimento: l'energia resa è superiore dalle 3 alle 6 volte a quella spesa per il processo di compressione. Interessante notare che l'aria è una fonte di calore inesauribile e che per garantire un funzionamento efficiente dell'impianto a pompa di calore è importante che la temperatura non scenda mai sotto i -20° C. Pertanto, è una soluzione ideale sia per gli impianti di riscaldamento domestici da installare in Italia e, in particolare, nel sud Italia dove la temperatura è sicuramente più alta.

Per impianti di nuova concezione, ad esempio in edifici nuovi o in villette, è possibile pensare anche all'estrazione del calore da fonti geotermiche, come ad esempio il sottosuolo: infatti, a 2 metri di profondità la temperatura si attesta in un intervallo stabile tutto l'anno tra i 5° C e i 18° C..

La pompa di calore consente un significativo risparmio energetico ed economico nel riscaldamento domestico, cioè nel produrre calore, ed anche acqua calda, per la propria abitazione.

Il risparmio proviene dall'abbattimento dell'energia richiesta per la produzione del calore: infatti, circa il 75% dell'energia richiesta per produrre calore proviene dall'ambiente esterno, sia la fonte l'aria, una fonte geotermica o l'acqua. Pertanto, l'apporto di energia elettrica richiesta, pari a circa il 25%, serve esclusivamente per il trasporto dell'energia termica estratta dalle fonti naturali.

Le pompe di calore non necessitano di un allacciamento gas e non hanno alcun serbatoio contenente sostanze pericolose o esplosive e solitamente non necessitano di cablaggi elettrici. Pertanto, l'installazione è semplice ed economica e spesso è compatibile con gli impianti preesistenti, che possono essere riutilizzati: ad esempio, in caso di un utilizzo di impianti radianti.

Le pompe di calore sono anche una soluzione idonea per rinfrescare gli ambienti durante l'uso estivo ed anche per riscaldare l'acqua ad uso sanitario.

Un impianto a pompa di calore può essere affiancato da un impianto fotovoltaico per ridurre a zero tutti i costi di bolletta.