空气能热水器制热方式分为：直热式、循环式、分体直热式三种，其内部结构主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等四大核心部件组成。
空气能热水器工作原理是这样的：通过风扇的作用，大量的空气流过蒸发器，冷媒在蒸发器中吸收空气中的低温低压热量，空气温度迅速降低，变成冷气排放出来。冷媒在吸收了低温低压热量之后，回流到压缩机中，经过压缩机压缩，吸收低温低压热量冷媒被转化成高温高压气体排出，高温高压的冷媒通过连接铜管流经水箱内盘管，热量经盘管传导到水箱中的水，把水加热。随后释放能量的冷媒排出，进入下一个循环。
由以上的工作原理可以看出，空气能热水器工作原理与空调原理相似，都是根据逆卡诺工作原理，整个过程是一种能量转移的过程，不是能量转换的过程，无任何带电元件加热热水，或者燃烧可燃气体加热热水，避免了漏电和CO中毒隐患。