水源热泵系统的工作原理基于制冷剂的循环。高温高压的制冷剂气体首先从压缩机输出，进入冷凝器。在这里，制冷剂释放热量给冷却水（通常是地下水），成为高温高压液体，同时使冷却水的温度升高。

接着，制冷剂经过膨胀阀，膨胀成低温低压液体，进入蒸发器。在蒸发器中，制冷剂吸收冷冻水（建筑制冷用水）的热量，蒸发成低压蒸汽，同时使冷冻水的温度降低。低压制冷剂蒸汽返回压缩机，被压缩成高温高压气体，循环回到冷凝器，完成一个循环。

同时，高温高压的制冷剂气体从压缩机出来，进入冷凝器时，它将热量释放给供热水（建筑供暖用水），使其温度升高，成为高压液体。制冷剂在经过膨胀阀膨胀成低温低压液体后，进入蒸发器，吸收低温热源水（地下水）的热量，蒸发成低压蒸汽。低温热源水温度降低，成为供热水。

这种循环在冷凝器中产生供热水，在蒸发器中产生冷冻水，实现高效节能的供暖和制冷效果。