空氣能熱水器的工作原理是基于“逆卡諾”原理，即通過空氣能熱泵機組的通電，將周圍空氣的熱量吸收到換熱器中，通過換熱器將熱量通過傳熱原理傳遞到水中，達到加熱的效果。空氣能熱泵機組工作時，在風機的抽吸下，室外普通空氣從進氣口進入機組內腔，流經換熱器。這時，空氣中的能量被換熱器吸收，傳遞到保溫水箱進行加熱；失去能量的空氣溫度降低，變成冷空氣，從風中吹出。

空氣能熱水器，別稱空氣源熱泵熱水器，是把空氣中的低溫熱量吸收進來，經過氟介質氣化，然后通過壓縮機壓縮后增壓升溫，再通過換熱器轉化給水加熱，壓縮后的高溫熱能以此來加熱水溫。空氣能熱水器具有高效節能的特點，制造相同熱水量，電熱水器用電量是空氣能熱水器的4-6倍，避免了電熱水器漏電的危險。