空氣能熱水器又稱“空氣源熱泵熱水器”，其工作原理與空調非常相似。它們使用少量電能來驅動壓縮機。從空氣中吸收大量熱能；氣態工質被壓縮機壓縮成高溫高壓液體，然後進入冷凝器放熱加熱水。連續加熱可以將水加熱到50°C~65°C。在這個過程中，空氣能熱水器消耗1份的電能來驅動壓縮機，同時大約4份的熱量可以從周圍空氣中吸收並轉移到水中。因此，與電熱水器相比，空氣能熱水器可節省近3/4的電量。即電熱水器消耗電能產生的熱水4kW·h，而空氣能熱水器只需要1kWh的電能。

空氣能熱水器通過介質進行熱交換，不需要電熱元件直接與水接觸，避免了電熱水器漏電的風險，防止了燃氣熱水器可能發生的爆炸和中毒風險，更有效控制燃氣熱水器產生的廢氣所造成的空氣汙染，也克服了太陽能熱水器依靠陽光取暖和安裝不便的缺點，可以放置在家裏或室外。太陽能熱水器中儲存的水用完後，很難立即產生熱水。空氣能熱水器只要在零攝氏度以上，就可以在壓力下運行24小時。這樣，即使一箱水用完，空氣能熱水器也可以在大約一個小時或更短的時間內產生另一箱熱水。同時還可以防止電熱水器漏電、幹燒、使用燃氣熱水器時產生的有害氣體等*全隱患。