Alle soorten warmtepompen nemen bij lage temperatuur warmte op die bij hoge temperatuur weer wordt afgegeven. Maar om dat te bewerkstelligen is arbeid nodig.

De meest voorkomende soorten warmtepompen werken door een vloeistof bij lage temperatuur te laten verdampen en de damp bij hoge temperatuur te laten condenseren. In het eerste geval moet het kookpunt dus worden verlaagd en/of in het tweede geval worden verhoogd. Het kookpunt kan worden verhoogd door de druk te verhogen met een compressor (pomp), aan de andere kant kan het kookpunt weer worden verlaagd door de druk te laten zakken in een turbine of (meestal) smoorventiel.

Het principe van de warmtepomp

1.	condensor	condenseur
2.	turbine	détenteur
3.	verdamper	évaporateur
4.	compressor	compresseur

Het geheel van verdampen, comprimeren, condenseren en expanderen vormt een gesloten kringloop voor het rondstromende koudemiddel, de thermodynamische cyclus, maar niet voor de warmte en de arbeid: aan het systeem wordt arbeid toegevoerd (in de compressor) en er wordt warmte verplaatst van de verdamper naar de condensor. Daarnaast ontstaat er verlies door extra warmte, geluid en infraroodstraling wat ten koste gaat van het rendement.

Er zijn verschillende systemen met een groot verschil in rendement. Hun keuze hangt af van de situatie:

In het Frans heet een warmtepomp een "pompe à chaleur", vaak afgekort tot PAC. De hierboven vermelde systemen worden in het Frans respectievelijk pompe à chaleur air/air, pompe à chaleur air/eau, pompe à chaleur eau/eau en pompe à chaleur eau/air genoemd.
Afhankelijk van de thermische energiebron spreekt men van een pompe à chaleur aérothermique (de thermische energie komt uit de buitenlucht) en een pompe à chaleur géothermique (de thermische energie komt uit de bodem).