En luft-til-vann varmepumpe henter varme fra uteluften og avgir varmen inne via vannbåren gulvvarme eller radiator. Fordelen med vannbårent distribusjonssystem er bedre varmedistribusjon og jevnere temperatur.Varmekilden med størst tilgjengelighet er uteluft. Derfor er dette også den varmekilden som flest varmepumper benytter. Ulempen er først og fremst at temperaturen avtar med økende oppvarmingsbehov. Luft har lav varmekapasitet og tetthet, og krever en stor luftstrøm ved varmeuttak. Under nedkjøling vil fuktighet i luften felles ut, og vil fryse på selve kjøleflaten i form av is og rim. For å fjerne is/rim må det utformes at avrimingssystem og dette vil redusere effekten av varmepumpen noe.