A principal diferença entre refrigeração e aquecimento reside na direção da transferência de calor. Ambos dependem do princípio da bomba de calor (para equipamentos como ar condicionado e aquecedores de água com bomba de calor) ou da conversão de energia para atender a diferentes necessidades de temperatura. A refrigeração envolve "extrair" calor do espaço interior e descarregá-lo para o exterior para baixar a temperatura interior: através do ciclo de evaporação do refrigerante para absorver calor (lado interior) e compressão para condensar e libertar calor (lado exterior), o excesso de calor interior é transferido para o exterior, mantendo um ambiente fresco, o que é comummente utilizado para arrefecimento no verão. O aquecimento é o oposto — extrai calor do exterior (ambiente de baixa temperatura) e transfere-o para o interior para aumentar a temperatura: mesmo em condições exteriores frias, o refrigerante ainda pode absorver calor de baixa qualidade do ar através da evaporação, convertê-lo em calor de alta qualidade através da compressão do compressor e, em seguida, libertá-lo através do permutador de calor interior para atingir o aquecimento no inverno; alguns equipamentos também utilizam aquecimento auxiliar elétrico para gerar calor suplementar diretamente. Além disso, existem diferenças nos seus modos de funcionamento e consumo de energia: no modo de refrigeração, o compressor e o condensador da unidade exterior operam a plena capacidade; durante o aquecimento, alguns equipamentos necessitam de ativar a função de descongelação. A eficiência de aquecimento das bombas de calor em ambientes de baixa temperatura é geralmente superior ao aquecimento elétrico direto, mas inferior à eficiência de refrigeração. O objetivo principal de ambos é ajustar a temperatura do espaço para uma faixa confortável através da transferência ou conversão de energia, sendo a única diferença a direção do fluxo de calor.