水源热泵的工作原理是利用地球表面浅层的水源，如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低品位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。
具体来说，水源热泵机组是以水为热源，可进行制冷、制热循环的一种热泵型的整体式水空气式或水水式空调装置。在制热模式下，它以水为热源；在制冷模式下，则以水为排热源。水源热泵机组中的液态制冷剂，在蒸发器中吸收地下水的低品位热能后，蒸发成低温低压的气态制冷剂，然后被压缩机压缩成高温高压的气态制冷剂送入冷凝器。在冷凝器中，高温高压的气态制冷剂经过换热，将热量传给建筑物的循环水，给建筑物放热后，冷凝成液态后重新回到蒸发器中，重复吸热换热的过程。