空氣能熱水器是按照“逆卡諾”原理工作的，具體來說，就是“室外機”作為熱交換器從室外空氣吸熱，加熱低沸點工質（冷媒）并使其蒸發，冷媒蒸汽經由壓縮機壓縮升溫進入水箱，將熱量釋放至其中的水并冷凝液化，隨后節流降壓降溫回到室外的熱交換器進入下一個循環。簡單來說是吸收空氣中的熱量來加熱水，被吸收熱量的空氣也可被運用到廚房，解決悶熱問題。
運用熱泵工作原理制熱，與空調制冷相反——國家制冷標準是1000瓦，電制冷2800瓦。根據熱平衡的原理，同時最少產生2800瓦的熱量，加上輸入的1000瓦電，實際產生的熱量在3000——4000瓦，把這些熱量輸送到保溫水箱，其耗電量只是電熱水器的四分之一（電熱水器即使熱效率，輸入1000電也只有1000瓦的熱）。
空氣能熱水器則不需要陽光，因此放在家里或室外都可以。太陽能熱水器儲存的水用完之后，很難再馬上產生熱水。如果電加熱又需要很長的時間，而空氣能熱水器只要有空氣，溫度在零攝氏度以上，就可以24小時全天候承壓運行。這樣一來，即使用完一箱水，一個小時左右就會空氣能熱水器再產生一箱熱水。同時它也能從根本上消除了電熱水器漏電、干燒以及燃氣熱水器使用時產生有害氣體等隱患，克服了太陽能熱水器陰雨天不能使用及安裝不便等缺點，具有高、高節能、壽命長、不排放毒氣等諸多優點。空氣能熱水器的壽命一般可以達到15至20年。
長期以來，空氣能熱水器呈現波折式上升發展。一方面，由電能熱水器與太陽能熱水器造成的消費熱潮久久未散，使其一度遇冷。另一方面，公眾對空氣能熱水器的認知度并不高，同時由于產品技術開發需要大量資金，導致大部分廠家于宣傳方面的資金投入有限，因此推廣之路受阻，重重受限。當下資金短缺狀況已得到一定程度的改善，部分空氣能熱水器廠家獲得了專項資金支持，以使得產品在大力技術研發同時，擁有一定資金進行宣傳推廣。
空氣能熱水器在使用過程中，常會遇見一些問題，詳細分析后均有相應的解決方案。
一、壓縮機失油？
分析原因：1、吸入壓力過低2、制冷劑回路堵塞3、熱力膨脹閥開啟太少
解決方法：1、提高蒸發器側負荷，檢查吸入管道閥門有無堵塞2、檢漏，添加制冷劑3、清洗或更換熱力膨脹閥
二、壓縮機噪音大？
分析原因：1、油壓過低3、消聲器、吸排氣閥門壞或者破碎2、機內管路，閥件緊固部分松脫，振動3、熱力膨脹閥開啟過大
解決方法：1、更換潤滑油、消聲器、吸排氣閥門2、檢查緊固壓縮機，管路，閥件3、調整熱力膨脹閥開啟度
