Während des Betriebs nimmt der Wärmepumpen-Boiler die Wärme aus der Umluft oder der Abluft auf und führt sie zum Verdampfer. Darin befindet sich ein Kältemittel, das sich bereits bei niedriger Temperatur erwärmt und anschliessend dampfförmig wird. Da die Temperatur des verdampften Kältemittels noch nicht hoch genug ist, um das Wasser zu erhitzen, erfolgt als Nächstes der Verdichtungsprozess. Dabei wird der Dampf an einen strombetriebenen Verdichter weitergeleitet, der ihn solange komprimiert, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist.
Im letzten Schritt überträgt der erhitzte Kältemitteldampf seine thermische Energie auf den eingebauten Warmwasserspeicher, kühlt ab und kondensiert. Anschliessend wird die Kältemittelflüssigkeit mit hohem Druck durch ein Expansionsventil entspannt, während es weiter stark abkühlt. Befindet sich das Kältemittel wieder in seinem Ausgangszustand, kann der Verdichtungsprozess von vorn beginnen.