Podľa [[Druhá veta termodynamická veta|druhej vety termodynamickej]] prúdi tepelná energia z látky alebo predmetu s vyššou teplotou k látke alebo predmetu s nižšou teplotou. V okolitom prostredí (vzduch, voda, zem) sú obrovské prírodné zdroje energie na nízkej teplotnej úrovni. Tieto zdroje energie môžu byť využite na vykurovanie len vtedy, ak je ich tepelná energia prečerpaná pomocou zariadenia na vyššiu teplotnú úroveň. Tepelné čerpadlá sú teda zariadenia, ktoré odoberú tepelnú energiu tepelným zdrojom ktoré sú k dispozícii a ktorých tepelný potenciál nie je priamo využiteľný. Využiteľné teplo sa skladá z tepla, ktoré bolo zdroju tepla odobraté jeho ochladením a tepla, ktoré sa rovná pohonnej energii. Z praktického hľadiska je tepelné čerpadlo chladiace zariadenie, ktorého účelom je ohrievať namiesto chladiť.
