Isı pompası çalışma mantığı toprak, hava veya su gibi ısı kaynaklarından elde edilen enerjinin ısı pompasının kapalı devresinde bulunan  buharlaştırıcı üzerinden alınması ile ısı taşıyıcı sıcaklığının arttırılması ve buharlaştırılması, kompresör yardımı ile basınç ve sıcaklığı iyice arttırılan gazın enerjisini yoğuşturucu üzerinden kullanılacak kapalı devrede bulunan suya aktarılmasına dayalıdır. 

Mevsim geçişlerinde ve ılıman iklimlerde avantajlıdır. Havadan çekilen ısı, kapalı sıcak sulu ısıtma devresinde dolaşan suya aktarılır. Sıcak sulu ısıtma devresinde su sıcaklığı  550 C'nin üzerine çıkamaz. Hava kaynaklı ısı pompalarında COP değerleri 2,5 ila 4,1 değerleri arasındadır. Hava kaynaklı ısı pompalarında sıcak sulu sistemleri düşük sıcaklık ısıtma sistemler tercih edilmelidir. En uygun çözüm yerden ısıtma sistemleridir. 

Su kaynaklı ısı pompaları uygulamaları su kuyuları, göl, akarsu ve deniz gibi yüzey suları veya atık enerji sular ile yapılmaktadır. Açık devreli sistemlerdir. Su kaynaklı ısı pompaları bugün için 90 Kw maksimum kapasitede üretilmektedir ama uygulamalar 30 Kw mertebelerine kadar pratikte yapılmaktadır. En çok yapılan uygulama, kuyudan bir pompa yardımı ile alınan suyun ısı pompası üzerinden geçirilerek tekrar toprağa döndürülmesidir.

Toprak kaynaklı ısı pompaları kapalı devre olarak çalışan çalışan sistemlerdir. Derin kuyu ve toprak kolektörü olmak üzere iki ana uygulama tipi bulunmaktadır. Toprağa gömülen borulardan oluşan toprak ısı değiştirgecinde ısı topraktan çekilir ve kapalı devre akışkanı tarafından ısı pompası eşanjörüne taşınır. Bu devrede antifrizli suyu dolaştıran bir sirkülasyon pompası bulunur. Sıcak sulu ısıtma ısıtma devresi yine aynıdır. Toprak yerküre için bir izolasyon görevi görmektedir ve toprak yüzey sıcaklıkları mevsimlere göre yani dış havanın sıcaklığına bağlı değişme göstermesine rağmen yeryüzünün 15 m altından itibaren sıcaklık sabit yaklaşık 10 C olmaktadır. Toprak kaynaklı ısı pompaları yaklaşık 70 Kw kapasitelere kadar uygulanmaktadır ve çoklu uygulamalarda mümkün olmaktadır. COP değerleri işletme sıcaklıklarına bağlı olarak 2 ila 4,8 değerleri arasında değişmektedir.