냉매의 상변화를 이용하여 저온 쪽에서 열을 끌어 올려 고온 쪽에서 이용할 수 있게 하는 장치를 말한다. 열펌프는 저온 물체로부터의 흡열작용과 고온 물체로의 방열 작용 등 2가지 작용을 한다. 전자는 냉동·냉방 효과와 가열· 냉방 효과이며 후자는 가열·난방 효과이다. 냉동·냉방 효과와 가열·냉방 효과 모두를 이용하거나 가열·난방 효과만을 이용하는 경우를 열펌프라 한다. 열펌프는 압축기(compressor), 가스엔진, 열교환기, 4방향 전환밸브 등을 갖춘 실외 유닛과 열교환기, 송풍기 등을 갖춘 실내 유닛으로 구성되어 있다. 가장 효율이 좋은 열펌프로는 카르노사이클의 역조작이 활용된다. 열펌프는 저온의 물체로부터 열을 취하는 냉동기 혹은 고온의 물체에 열을 부여하는 난방기 등으로 이용되고 있다.