低压气态工质进入压缩机，经过压缩成为高温高压气体，这时工质沸点随压力升高也升高(就像水在海平面烧开时温度最高的性质一样)。高沸点的工质进入冷凝器开始液化，这时工质放出热量，变成液体。接下来在进入蒸发器前先经过节流阀，节流阀又使工质压力降低，压力降低的工质在蒸发器中又开始蒸发，这时工质吸收热量，又变为低压的气体。再进入压缩机，冷媒就这样一直循环下去。
说的简单一点就是，通过压缩机系统运转工作，吸收空气中热量制造热水，具体过程是：压缩机将冷媒压缩，压缩后温度升高的冷媒，经过水箱中的冷凝器制造热水。热交换后的冷媒回到压缩机进行下一循环。在这一过程中，空气热量通过蒸发器被吸收导入水中，产生热水。
热泵对于国内大多数人来说还是个陌生的名词，但热泵理论在19世纪已经问世。逆卡诺循环热泵热水器是利用逆卡诺循环原理来工作。工质(冷媒)指的是在一定环境状态下的液态低温介质，因各种介质的化学性质不同，它们的蒸发温度也不同。我们的热泵热水器使用的工质蒸发温度在-35℃~-25℃。
举一个简单的例子，把一块冰放到比它自身温度高的环境中会融化，环境温度越高融化速度越快，如果再用风扇对着冰吹的话融化速度会更快，因为这时冰是在和空气环境寻找“热平衡”，可想而知热泵热水器中的工质象冰一样在空气中寻找“热平衡”，它利用压缩机将已吸取热量的工质压缩后迅速膨胀并与水换热，水吸收了工质的热量，然后通过节流装置使已经汽化的工质收缩变成液态，再回到蒸发器中与空气进行热交换，同时使用风扇提高其换热效率，而后又回到压缩机，如此周而复始的工作。