Een warmtepompboiler werkt door warmte uit de omgevingslucht te onttrekken en die te gebruiken om water te verwarmen. Dit gebeurt met behulp van een ingebouwde warmtepomp, die op een energiezuinige manier warmte verplaatst van een koude naar een warme plek. De buitenlucht (of ventilatielucht) wordt via een verdamper langs een koudemiddel geleid dat bij lage temperatuur verdampt. De compressor perst dit samen, waardoor de temperatuur stijgt. Deze warmte wordt vervolgens via een condensor afgegeven aan het water in het voorraadvat. Zo kan een warmtepompboiler met relatief weinig elektriciteit efficiënt sanitair warm water produceren.