地源热泵系统是随着全球性的能源危机和环境问题的出现而逐渐兴起的一门热泵技术。它是一种通过输入少量的高位能（如电），实现从浅层地能（土壤热能、地下水中的低位热能或地表水中的低位热能）向高位热能转移的热泵空调系统。地源热泵系统主要由四部分组成：浅层地能采集系统、水源热泵机组、室内采暖空调系统和控制系统。
首先介绍整个热泵系统的核心部门，即水源热泵机组。
水源热泵机组实际为单级蒸气压缩式制冷循环，它由四大件组成：压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器。低温低压的气态制冷剂经过压缩机压缩后变为高温高压的气体，该气体到达冷凝器中冷凝为液体，同时放出大量的热。冷凝后的制冷剂高压液体通过节流阀使自身压力降低，这时已经有一部门液体汽化，剩余的低温低压气液两相混合状态进入蒸发器，在蒸发器中完全蒸发成气体，同时吸收热量（也可理解为放出冷量）。这就是整个制冷循环的过程，制冷剂的变化过程。
冬季时阀门V1-V4打开，V5-V8关闭，冷凝器2放出的热量由室内采暖空调系统中的循环水带走，送到各个采暖房间；同时蒸发器4放出的冷量通过板式换热器交换，通过回灌井储存到地下，供夏季使用。夏季时阀门V5-V8打开，V1-V4关闭，热量转移方向与冬季恰好相反，冷量被输入进房间，热量反被储存起来。通过常年运行后，地下的能源可以维持平衡，所以地源热泵技术是环保技术。
地源热泵系统与地下水源热泵系统原理相同，只是浅层地能采集系统有所不同。地源热泵也可以称为土壤源热泵，即利用土壤的恒温性特点。根据用户所在地区的不同，可以考虑利用当地资源，目前发展的新型热泵如海水源热泵、污水源热泵等，还可以相互结合，如海水源加地源热泵。这项新兴技术应用日益广泛，为建立节约型社会，解决面临的能源危机问题提供了新思路。地源热泵国内地源热泵在大量的工程实例基础上，已经形成了广阔的发展市场。