Wodna pompa ciepła wykorzystuje krążącą w niej wodę z gruntu lub zbiornika, z której pobiera energię i przekazuje w formie ciepła do wnętrza budynku. Dzięki wysokiej efektywności jest odpowiednią opcją do zastosowania w dużych budynkach, o wysokim zapotrzebowaniu na ciepło i ogrzaną wodę. Stosowanie tego rozwiązania jest możliwe przez cały rok, ponieważ woda znajdująca się pod gruntem na odpowiedniej głębokości lub woda na dnie rzeki lub jeziora ma dodatnią temperaturę oscylującą między 8⁰C a 10⁰C.

Niezbędnym elementem do działania pompy wodnej jest stworzenie dwóch studni, gdzie jedna będzie studnią czerpną i to z niej pobierana będzie energia cieplna, a druga będzie studnią zrzutową, do której odprowadzana będzie woda po wykorzystaniu. Obie studnie muszą znajdować się w odpowiedniej od siebie odległości, aby woda nie przedostawała się z jednej do drugiej, najlepiej około 10–15 metrów. Aby praca pompy ciepła była poprawna, należy zapewnić odpowiednią jakość wody w studni, z której jest czerpana. Głębokość usytuowania tafli wody podczas pompowania nie powinna przekraczać 10–15 metrów, ponieważ większe wartości będą powodować konieczność zwiększonego wykorzystania energii elektrycznej do poboru wody ze studni.

Konieczność kopania studni można zastać pominięta, jeżeli w pobliżu domu znajduje się naturalny zbiornik, w którym bezpośrednio będzie można umieścić elementy instalacji. Woda może być bezpośrednio pobierana ze zbiornika lub w zbiorniku (na dnie lub pod nim) mogą zostać umieszczone wymienniki ciepła wykonane z rur, które będą pobierać ciepło. Z punktu widzenia ceny i efektywności wykorzystanie naturalnych zbiorników jest najoptymalniejsze, natomiast rzadko się zdarza stosowanie takich rozwiązań ze względu na przepisy środowiskowe i ewentualność przedostania się substancji chemicznej czynnika do środowiska.