空气能热水器，也称为“空气源热泵热水器”，其工作原理与空调器极为相似，采用少量的电能驱动压缩机运行，高压的液态工质经过膨胀阀后在蒸发器内蒸发为气态，并从空气中吸收大量的热能；气态的工质被压缩机压缩成为高温、高压的液态，然后进入冷凝器放热而把水加热....如此不断地循环加热，可以把水加热至50°C~65°C。
制冷四大件：蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置四个部件。
稳定三大件：储液罐（压缩机），膨胀阀（毛细管），干燥过滤器（过滤水份和杂质）
除霜一大件：四通阀
突破传统能量转换理论，实现高能效：
热泵在工作时，工质能在蒸发器中吸收环境介质贮存的能量QA；
而启动系统需要消耗能量，即压缩机耗电QB；
同时工质在冷凝器中释放到高温介质的热量QC；
压缩机输入功启动系统后，由机械动能变成热能。所以热泵输的能量为压缩机做的功QB和热泵从环境中吸收的热量QA之和；输入一个QB，得到QB+QA，突破传统单一不同能之间转变无法达到效率的瓶颈；采用热泵技术能效比更高。
4、环保
节能和环保是相辅相成的，而环保是空气能热水器在节能优势上的又一加分点。首先，空气能热水器利用电能压缩空气制造热能，不排放废气和有毒气体，不仅，更营造了一个无污染的沐浴环境。其次，空气能热水器的使用时间长达15-20年，高寿命不仅可以减少人们更换热水器的成本和麻烦，在某种意义上来说，更是减少了垃圾制造，这也是环保的一个重要方面。
为了规范市场秩序，2009年9月1日，由美的、同益、沐裕、天舒等新能源家电企业参与制定的，中国首部空气能热水器国家标准《家用和类似用途热泵热水器》，于2009年9月1日正式出台实施。该标准统一了家庭用空气能热水器的测试条件和方法，并规定在标准环境下，其能效比不低于3.4，循环加热能效比不低于3.7。