热泵的主要构件包括制冷剂、压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等。热泵系统通过多个阀和泵的控制，能够把热量从温度低的地方搬运到温度高的地方，具有制冷制热两种工况。目前市面上存在着三种典型的热泵空调系统，分别为直接式/间接式/补气增焓直接式热泵空调系统。其中，采用增焓技术的热泵空调系统能够缓解低温环境下制热效率偏低的问题，目前国内厂商也开始逐渐开发测试采用增焓技术的热泵系统。
热泵系统的核心原理是一个封闭循环的回路，其中的介质被称为冷媒或制冷剂，它在此循环回路中被连续地压缩和膨胀。在每次被压缩和膨胀时（即每一轮工作状态），制冷剂将热量从低温环境中‘抽取’并传送到高温环境中。空气并未作为冷媒使用，尽管它不会造成污染且无成本，因为其每轮工作状态的热效率相当低，实际使用的冷媒是能够在吸收热量时蒸发，散发热量时冷凝的液体。液体形态的改变过程能够在每一轮工作循环中极大地提高热效率。将循环方式调转，这类设备既可用于供热也可用于制冷。