Pompele de căldură apă-apă, cunoscute și sub numele de pompe de apă subterană, utilizează energia termică a apei subterane ca sursă de căldură. Împreună cu celelalte pompe de căldură, pompa de căldură apă-apă este unul dintre cele mai moderne și ecologice sisteme de încălzire. În prezent, este cea mai eficientă pompă de căldură, alături de pompa de căldură geotermală. Combinată cu un sistem fotovoltaic pentru a genera energie electrică pentru funcționarea pompei, o pompă de căldură apă-apă poate funcționa în mod neutru din punct de vedere climatic, motiv pentru care aceste sisteme sunt subvenționate de către guvern.
Pompele de căldură apă-apă pot încălzi, prepara apă caldă și răci. Pentru funcționarea lor sunt necesare două puțuri care necesită un permis: Puțul de aspirație aspiră apa subterană caldă. Apa folosită și răcită este drenată în puțul de absorbție. Căldura colectată din apa subterană ajunge la schimbătorul de căldură, care o transferă la agentul frigorific în circulație. Agentul frigorific se evaporă, vaporii sunt comprimați în compresor și transferați printr-un alt schimbător de căldură către rezervoarele de stocare a căldurii pentru încălzire și apă de serviciu. Gazul refrigerant este decomprimat, lichefiat și devine receptiv. Pentru răcire, ciclul este inversat. Pompele de căldură apă-apă, care necesită puțină întreținere, nu ocupă mai mult spațiu în casă decât o combinație de răcire și sunt la fel de silențioase.