高温热泵热水机组内主要部件有压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀等，并灌装了环保制冷工质。高温热泵机组产出的热水温度比普通热泵产的热水温度高，跟普通热泵的工作原理是一样的，只是制热水功率更大罢了。
工作时，通过少量的高位电能输入，使汽化的制冷工质被压缩，从而使得它的温度和压力升高；高温高压制冷工质流人冷凝器，将热量传递给冷凝器周围的水；冷却后的制冷工质浓缩成高压液体离开冷凝器，通过膨胀阀迅速降压。
有些液态制冷工质又变成气体，引起剩余的制冷工质迅速变冷，形成一种低温液体和气体的混合物离开膨胀阀；这种低温的混合物进入蒸发器后，在蒸发器中吸收环境中的热量，制冷工质的液态部分蒸发，向后移动至压缩机的低压端。这样不断地循环将环境中大量低温低品位热能集中起来，实现低温热能向高位热能的搬移，从而在储热水箱中获得50℃一80℃的生活热水，供生活和生产使用。
高温热泵热水机组制备热水过程中输入一份电能，从环境中吸收二至三份的低品位热能，电能驱动压缩机工作时产生的热量连同从环境中吸收的热能都传导到热水中，故所用的电能仅为电锅炉的1／4左右，大大降低了电能的消耗。电能作为一种高品位的能源，有着非常大的应用前景。制备热水完全可以利用热泵技术、使用环境中的低品位热能，这完全符合我国的能源应用战略。