U tepelného čerpadla vzduch-voda je zdrojem energie venkovní vzduch, který se pomocí ventilátoru přivádí k výparníku tepelného čerpadla.
Výhodou jsou nízké pořizovací náklady a nenáročná instalace. Nevýhodou je závislost topného faktoru na teplotě vzduchu. Tepelná čerpadla vzduch-voda pracují až do -20 °C. Tento způsob vytápění budov je považován za jeden nejekonomičtějších.