空氣能熱水器（空氣源熱泵熱水器）中的冷媒（R22、 R417A等）把空氣中的低溫熱能吸收進來，經過壓縮機壓縮后轉化為高溫熱能，加熱水溫。這種熱水器（空氣源熱泵熱水器）具有高效節能的特點，其節能效果是電熱水器的4倍，是燃氣熱水器的3倍，是太陽能熱水器的約2倍。其常見的幾種制熱方式為：直熱式，循環式，速熱式三種。

直熱式

蒸發器和冷凝器都在主機內，冷水直接進入主機，經冷凝器一次性直接加熱到預設溫度55度，然后在冷水壓力的自作用下，直接送到保溫水箱中。優點是保持出水就是55度的熱水，節能效果較好;缺點是當保溫水箱中的水溫降時，還要用水泵抽回到主機加熱或是用電輔加熱。

循環式

蒸發器和冷凝器都在主機內，但冷水直接進到保溫水箱中，再用水泵抽回到主機加熱，必須多要一個循環泵，循環機組加熱的方式是分層式循環加熱，因為他是把水溫經多次循環分層次加熱到預設溫度。優點是能效比較直熱式高一些，因為所要增加的溫度越接近原始溫度，熱傳導效果越好，能效也越高。缺點是必須用循環泵所以會浪費一些電，熱水輸送的管徑較長，所以能耗要多一些，冷水從上面進入保溫水箱，從下面出熱水，而一般熱水比冷水輕，所在一個容器中的水通常上面的要比下面的熱，所以上面加冷水會導致出水溫度不能恒定，會混水。

  速熱式

主機中只有蒸發器，冷凝器卻在保溫水箱中，冷水從下面注入，熱水是透過冷水向上的頂力排出，所以其不必象循環機那樣必須要循環泵，而且其冷凝器直接在水箱中與水交換熱量，所以換熱直接，不要經過任何管徑，那樣能效和加熱速度肯定要高于循環機，因其從上面出熱水，所以能基本保持排出的熱水恒定。如因特殊情況必須用循環式，那么用大小水箱的方式就能解決，所以他的另一優勢是可變性強。

空氣能熱水器只是將周圍空氣中的熱量轉移到水中，完全做到零排放，對環境幾乎不產生影響，是真正的環保熱水器。