熱媒体（冷媒・熱媒）を圧縮・膨張させることによって熱を移動させる装置。英語のheat pump。
熱は放置すれば必ず高温部から低温部に移動するが（熱力学第二法則）、熱媒体を圧縮・膨張しながら循環させることによって、熱を低温部から高温部に移動させることができる。ヒートポンプは、この原理を用いた装置である。
一般的なヒートポンプは、熱媒体を圧縮して放熱させる装置（圧縮機・凝縮器）、熱媒体を膨張させて吸熱させる装置（膨張弁・蒸発器）、装置を作動させる動力および熱媒体が循環するための配管で構成されている。たとえばエアコンの冷房は、熱媒体を圧縮して発生する熱を外気に放出し、室内に循環したその熱媒体を膨張させて室内の熱を吸収する仕組みによって作動する。また、この循環を逆転すれば暖房となる。
ヒートポンプを用いると、大気、地中熱、地下水、排熱等の熱エネルギーを利用することができるため、熱媒体を圧縮・循環させるために必要なエネルギー（投入エネルギー）の約3〜6倍のエネルギーを利用することができる。エコキュートなどが省エネルギー製品とされているのは、このような仕組みを用いているからである。