Wszystkie elementy systemu z gruntową pompą ciepła tworzą zamknięty układ, wewnątrz którego krąży ekologiczny czynnik roboczy - najczęściej jest to glikol. Jego obieg wymuszany jest przez pompę obiegową, zasilaną energią elektryczną.
Czynnik roboczy w postaci mieszaniny cieczy i gazu trafia w pierwszej kolejności do parownika, w którym ulega procesowi odparowania. W ten sposób dochodzi do odebrania energii z dolnego źródła, czyli gruntu. Następnie zostaje on zassany w postaci pary do sprężarki, gdzie jego temperatura i ciśnienie wzrasta. W dalszej kolejności trafia on (ale już w postaci gazowej) do skraplacza i oddaje energię do źródła górnego (np. podłogówki). W tym momencie dochodzi do jego skroplenia.
Ostatnim elementem zamykającym obieg w gruntowej pompie ciepła jest zawór rozprężny, który redukuje ciśnienie i temperaturę czynnika roboczego. Na koniec wraca on z powrotem do gruntu i odzyskuje utraconą energię.