空气能热水器是按照“逆卡诺”原理工作的，具体来说，是“室外机”作为热交换器从室外空气吸热，加热低沸点工质（冷媒）并使其蒸发，冷媒蒸汽经由压缩机压缩升温进入水箱，将热量释放至其中的水并冷凝液化，随后节流降压降温回到室外的热交换器进入下一个循环。简单来说是吸收空气中的热量来加热水，被吸收热量的空气也可被运用到厨房，解决闷热问题。
空气能热水器的工作是通过介质换热，因此其不需要电加热元件与水直接接触，避免了电热水器漏电的危险，也防止了燃气热水器有可能爆炸和中毒的危险，更有效控制了燃气热水器排放废气造成的空气污染。
空气能热水器主要由热泵机组和保温水箱组成。热泵机组是一个制热循环系统，包括主机和冷凝器两部分。其中主机部分包括蒸发器、风扇、压缩机、节流机构及电控器件；冷凝器为内放冷凝盘管的保温箱。保温水箱的保温层采用聚氨脂发泡，且具有良好的保温性能。
空气能热水器是蓄热式的，加热功用依据水箱内的温度自动启动，保证热水充足供给，因而不会呈现像燃气热水器那样无法同时满足多个水龙头用热水的问题，也不会呈现电热水器容量小，多人洗澡需求等候的问题。即开即用热水，出水量大，出水温度稳定，满足你一切对热水的希冀。
空气能用于酒店、健身房、、宿舍、员工公寓、母婴馆、泳池等等这些热水需求量大的商用场所，逐渐淘汰传统的热水器，开始使用商用空气能热水器。
空气能热水器经常检查机组的电源和电气系统的接线是否牢固，电气元件是否有动作异常，如有应及时维修和更换。
机外安装的水路过滤器应定期清洗，保证系统内水质清洁，以避免机组因过滤器脏堵而造成主机损坏。
