Największą popularnością do tej pory cieszą się tak zwane pompy ciepła, których działanie często porównywane jest to działania odwróconej lodówki, która zamiast chłodzić daje nam ciepło. Urządzenie pobiera energię z ośrodka, które ma temperaturę z ośrodka o niższej temperaturze i przekazuje do wyższej temperatury. Pomp ciepła pobiera ciepło z otoczenia, aby wykorzystać je do wyższych temperatur w celu grzewczym. Taki przepływ powietrza wymaga dodatkowego napędu, jakim najczęściej jest sprężarka, która wykorzystuje energię elektryczną. Istnieje wiele rodzajów pomp ciepła wykorzystywanych w zależności od powierzchni pomieszczenia lub możliwości zastosowania. Wykorzystywane do ogrzewania domów jednorodzinnych mają moc od kilku do kilkunastu kilowatów. Pompy ciepła mogą również działać wraz z innymi systemami grzewczymi np. elektrycznym czy centralnym. Ich zastosowanie to przede wszystkim ogrzewanie zimą a latem wykorzystanie, jako formy klimatyzacji.
Pompy ciepła wykorzystywane są również do większych powierzchni, jak osiedla mieszkaniowe, a także ogrzewanie wody dla tych osiedli, maja swoje zastosowanie na halach przemysłowych, w biurowcach i obiektach sportowych. Najpopularniejszą pompą ciepła, która może współpracować z alternatywnym źródłem energii jest pompa z wymiennikiem gruntowym mogąca działać wraz z kolektorem słonecznym. Działanie to opiera się o system rur położony pod danym budynkiem, w których zbierana jest energia latem przez kolektor a wykorzystywane jest zimą, jako ogrzewanie powierzchni domu. Problemem jest to, że sieć rur musi być, co najmniej dwa razy większy niż powierzchnia domu. Zastosowanie to w polskim kapryśnym klimacie nie zawsze jest wystarczające, aby ogrzać cały budynek, jednakże wyraźnie zmniejsza koszty ogrzewania. W tym przypadku niestety drogie są koszty instalacji i samych urządzeń, oczywiście z czasem zwracają się ze względu na niski koszt ogrzewania lub dogrzewania domu. Jednakże nie każdy może sobie pozwolić na taką inwestycje, dlatego zmniejsza to popyt na alternatywne rozwiązania grzewcze.