Bei der Wärmepumpe handelt es sich um eine Maschine, die in einem physikalischen Prozess Wärme erzeugt. Dabei wird einer ausgewählten Energiequelle die Umgebungswärme entzogen und einem Kältekreislauf zugeführt. In diesem Kältekreislauf erreicht die Wärme eine höheres Temperaturniveau und kann dann durch ein Wärme übertragendes Medium wie Luft oder Wasser zum Heizen genutzt werden. Als Energiequelle wird häufig das Erdreich, das Grundwasser oder die Umgebungsluft genutzt.
Der Kältekreislauf in der Wärmepumpe wird durch Kältemittel erzeugt. Dieses Kältemittel wird in einem Verdichter auf einen höheren Druck komprimiert und erwärmt sich dabei. Die so entstandene Wärme wird an das Wärme übertragende Medium abgegeben und kann so in einem Heizungskreislauf genutzt werden. Das abgekühlte Kältemittel wird einem Luftverdampfer oder einer Erdwärmesonde zugeführt und wird dort durch die aufgenommene Umgebungswärme wieder in den gasförmigen Zustand umgewandelt.
Dieses Funktionsprinzip der Wärmepumpe wird auch zum Kühlen von Systemen genutzt und findet bei Kühlschränken Anwendung. Allerdings wird nur von einer Wärmepumpe gesprochen, wenn diese zur Wärmeerzeugung genutzt wird. Die ersten Maschinen, die nach diesem Prinzip arbeiteten, wurden bereits 1834 von Jacob Perkins konstruiert. Jedoch wurde erst 1852 nachgewiesen, dass diese Maschinen auch zur Wärmeerzeugung verwendet werden können. Heute bieten Wärmepumpen eine Technologie, die ermöglicht alternative Energien kostengünstig zu nutzen.