空气能热泵热水器由主机、水箱两部分及相关的配套连接管路或控制装置组成。利用空气能热泵系统内密闭工质（冷媒）的特殊物理性，通过工质的物态变化，利用换热器从空气中吸取热能，在水中释放热能，即压缩机从蒸发器中吸入低温低压气体制冷剂，通过做功将制冷剂压缩成高温高压气体，高温高压气体进入冷凝器与水交换热量，在冷凝器中冷凝成低温液体而放出大量的热量，水吸收其放出热量而温度不断上升。然后高压低温液体经膨胀阀节流降压后，在蒸发器中通过风扇的作用，吸收周围空气中热量从而蒸发成低压气体后又被吸入压缩机中压缩，如此周而复始，使空气中的热能源源不断地传递到水中，从而制取热水。由于压缩机每消耗一份电能，就能促进工质传递2~6份热能，所以它比传统热水器更加高效节能。