类似于空调设备，热泵热水器空调内部结构主要由四个核心部件：压缩机，冷凝器，膨胀阀，蒸发器组成。一般又分为2个主要部分：制冷模块（一般是挂机）和热水模块（一般是保温水箱）。首先，压缩机将回流的低压冷媒压缩后，变成高温高压的气体排出，高温高压的冷媒气体流经缠绕在水箱外面的铜管，热量经铜管传导到保温水箱内，冷却下来的冷媒在压力的持续作用下变成液态，经膨胀阀后进入蒸发器，由于蒸发器的压力骤然降低，因此液态的冷媒在此迅速蒸发变成气态，并吸收大量的热量。同时，空气中的能量被蒸发器吸收，空气温度迅速降低，变成冷气由终端设备（如挂机）实现制冷。随后吸收了一定能量的冷媒回流到压缩机，进入下一个循环。
