空氣能熱水器采用的是熱泵專用壓縮機，壓縮機依靠電能驅動，給冷媒進行加壓、升溫處理。這個過程中，從空氣中吸收的不可直接用的低品位熱能就會被加工成為可以直接拿來利用的高品位熱能。這時候，壓縮機本身的品質決定著空氣能熱泵整體制熱效率的高低。一般來說，目前比較常用的一些品牌，比如紐恩泰等，制熱能效比可以達到3.5以上，制熱效率是電熱水器的四倍，可以比電熱水器節能75%。

被壓縮機加工后的熱量，直接進入熱交換器（又稱冷凝器），在其中進行熱交換。這里必須提及一個“水電分離”的概念。常見的儲水式熱水器，比如電熱水器，是電熱管浸泡在水中，與水直接接觸，一旦電熱管老化出現問題，就有可能發生觸電。相比之下，空氣能熱水器由于冷凝器的存在，水路與冷媒管路并不是直接接觸的，而是通過盤管來換熱，所以可以降低觸電事故發生的概率，更安全。

熱交換過程完成，冷媒成功完成了一次自己轉移熱量到水中的使命，但是還得繼續下一個熱循環的過程。于是冷媒就沿著管道進入膨脹閥。膨脹閥的的主要作用是給冷媒降溫、降壓，使得冷媒重新恢復到一個可以好的吸收空氣中熱量的狀態。讓空氣能熱水器繼續維持制熱。

縱觀整個過程，空氣能熱泵制熱的本質，其實無非是從空氣中搬運熱量，所以制熱效率比電熱水器更高。憑借安全、節能等優勢，空氣能熱水器目前已經成為了當下受歡迎的熱水器之一。