空氣能熱水器是按照“逆卡諾”原理工作的，具體來說，就是“室外機”作為熱交換器從室外空氣吸熱，加熱低沸點工質（冷媒）并使其蒸發，冷媒蒸汽經由壓縮機壓縮升溫進入水箱，將熱量釋放至其中的水并冷凝液化，隨后節流降壓降溫回到室外的熱交換器進入下一個循環。簡單來說是吸收空氣中的熱量來加熱水，被吸收熱量的空氣也可被運用到廚房，解決悶熱問題。
運用熱泵工作原理制熱，與空調制冷相反——國家制冷標準是1000瓦，電制冷2800瓦。根據熱平衡的原理，同時最少產生2800瓦的熱量，加上輸入的1000瓦電，實際產生的熱量在3000——4000瓦，把這些熱量輸送到保溫水箱，其耗電量只是電熱水器的四分之一（電熱水器即使熱效率，輸入1000電也只有1000瓦的熱）。
毋庸置疑，空氣能熱水器的優點就是節能。將空氣中的低溫熱能通過壓縮機轉化為高溫熱能，以相同的熱水制造量為基準，和電熱器熱水器相比，化節約電能，使用成本只有電熱水器的1/4，而和傳統的燃氣熱水器比，不用耗用任何的煤氣燃料，使用成本只是燃氣熱水器的1/3。以空氣為主體，節約能量，不僅可以節約人們的使用成本，更是順應了世界節能的主體，這就是空氣能熱水器的亮點之一。
節能和環保是相輔相成的，而環保是空氣能熱水器在節能優勢上的又一加分點。首先，空氣能熱水器利用電能壓縮空氣制造熱能，不排放廢氣和有毒氣體，不僅，更營造了一個無污染的沐浴環境。其次，空氣能熱水器的使用時間長達15-20年，高壽命不僅可以減少人們更換熱水器的成本和麻煩，在某種意義上來說，更是減少了垃圾制造，這也是環保的一個重要方面。