水源熱泵的工作原理如下：
1、在制冷模式的情況下.
在這種情況下的時候，高溫高壓的制冷劑氣體會從壓縮機出來進入到冷凝器中，高溫高壓液體會在制冷劑向冷卻水（地下水）中放出熱量的時候而形成，冷卻水水溫也會隨之而升高。
然後，低壓制冷劑蒸汽又進入到壓縮機中，壓縮成了高溫高壓氣體，就這樣不斷循環，在蒸發器中獲得冷凍水。
2、在制熱模式的情況下,。
在這種情況下的時候，同樣高溫高壓的制冷劑氣體會從壓縮機出來進入冷凝器，高壓液體會在制冷劑向供熱水（建築供暖用水）中放出熱量的時候而形成，供熱水水溫也會隨著升高，然後，制冷劑會經過膨脹閥。
膨脹成低溫低壓液體，進入蒸發器，吸收低溫熱源水（地下水）中的熱量，蒸發成低壓蒸汽，低溫熱源水水溫就會降低。低壓制冷劑蒸汽又進入壓縮機壓縮成高溫高壓氣體，如此循環在冷凝器中獲得供熱水。
利用地球表面淺層水源，來對太陽能和地熱能進行吸收，從而就形成了低溫低位熱能資源，采用熱泵的原理，通過少量的高位電能輸入，從而使得低位熱能向高位熱能轉移得以實現，這種技術就是水源熱泵技術。