Máy bơm nhiệt nguồn nước sử dụng các nguồn năng lượng nhiệt cấp thấp-được hình thành bằng cách hấp thụ năng lượng mặt trời và địa nhiệt từ các nguồn nước nông như nước ngầm, sông và hồ. Sử dụng nguyên lý bơm nhiệt, nó truyền năng lượng nhiệt cấp-thấp sang năng lượng nhiệt cấp-cao hơn với một lượng nhỏ năng lượng điện cấp-cao cấp đầu vào.
Nguyên lý làm việc của bộ phận bơm nhiệt nguồn nước là truyền nhiệt từ tòa nhà sang nguồn nước vào mùa hè; vào mùa đông, nó lấy năng lượng từ nguồn nước có nhiệt độ-tương đối ổn định, sử dụng không khí hoặc nước làm chất làm lạnh để tăng nhiệt độ rồi cung cấp năng lượng cho tòa nhà. Thông thường, một máy bơm nhiệt nguồn nước tiêu thụ 1kW năng lượng để cung cấp cho người dùng hơn 4kW sưởi ấm hoặc làm mát. Máy bơm nhiệt nguồn nước khắc phục những thiếu sót của máy bơm nhiệt nguồn không khí, chẳng hạn như bộ trao đổi nhiệt ngoài trời bị đóng băng vào mùa đông, đồng thời mang lại độ tin cậy vận hành và hiệu quả sưởi ấm cao, khiến chúng được ứng dụng rộng rãi ở Trung Quốc trong những năm gần đây.