Pompy ciepła wykorzystują różne źródła energii, ale metoda ich działania jest w przeważającej części taka sama. W przypadku jednostek typu powietrze-woda, energia jest pobierana z powietrza atmosferycznego i przekazywana do pomieszczeń poprzez wymiennik ciepła, np. ogrzewanie podłogowe, ścienne lub sufitowe. W trybie chłodzenia zamienione są funkcje parownika i skraplacza, a pompy ciepła mogą zapewnić skuteczne chłodzenie pomieszczeń nawet w gorące, letnie dni przy wykorzystaniu tego samego systemu grzewczego.

Podobnie działa to w przypadku pomp ciepła wodnych i gruntowych, jednak tu proces odbywa się z wykorzystaniem dodatkowych elementów, umożliwiających wymianę energii. Pompy ciepła wodne wykorzystują energię cieplną z wody gruntowej lub z otwartych zbiorników wodnych, zatem w dobrej sytuacji są osoby, które w pobliżu domu mają taki zbiornik. Jeśli jednak w najbliższej okolicy brakuje takiego miejsca, rozwiązaniem będzie wydrążenie dwóch studni - jedna do czerpania, a druga do zrzucania wykorzystanej wody. Gruntowe pompy ciepła do pobierania energii z gruntu potrzebują kolektorów: pionowych, osadzonych głęboko w ziemi, lub poziomych, rozłożonych stosunkowo płytko w gruncie, ale na dużej powierzchni. W obu przypadkach proces przetwarzania energii cieplnej działa w podobny sposób jak w przypadku powietrznych pomp ciepła.

Funkcja chłodzenia w pompach ciepła może być realizowana na dwa sposoby: poprzez chłodzenie aktywne lub pasywne. W pompach ciepła wodnych i gruntowych zazwyczaj stosuje się chłodzenie pasywne, wykorzystując niższą temperaturę wody lub gruntu w celu obniżenia temperatury w budynku. Jest to rozwiązanie, które generuje najmniejsze koszty chłodzenia, jednak nie jest ono najskuteczniejsze. Pozwala ono na obniżenie temperatury o kilka stopni, ale nie można w pełni regulować całego procesu. Powietrzne pompy ciepła używane są najczęściej do chłodzenia aktywnego, które charakteryzuje się możliwością precyzyjnego ustawienia wydajności i temperatury, jaka ma być utrzymywana w domu. Generuje ono większe koszty niż chłodzenie pasywne ale jest ono też dużo bardziej efektywne.

Zastosowanie tego rodzaju systemu chłodzenia w lecie ma wiele zalet. Przede wszystkim pompy ciepła są bardzo energooszczędne i ekologiczne, dzięki czemu korzystanie z nich zmniejszy rachunki za energię elektryczną i przyczyni się do redukcji emisji gazów cieplarnianych. Koszt chłodzenia pompą ciepła jest także mniejszy, niż w przypadku korzystania z klimatyzatorów - zarówno w przypadku chłodzenia aktywnego, jak i pasywnego. Ponadto pompy ciepła nie emitują żadnych spalin, a co za tym idzie, nieprzyjemnych zapachów, co przekłada się na komfort użytkowania. Nie wymagają też stosowania paliw stałych, co z kolei oszczędza miejsce, którego nie trzeba już poświęcać na przechowywanie węgla, drewna czy pelletu. Urządzenia te mogą być wykorzystywane zarówno jako źródło ogrzewania w zimie, jak też system chłodzenia w okresie letnim, co pozwala na ich uniwersalne wykorzystanie przez cały rok.