Zračne toplotne črpalke so med najpogosteje nameščenimi toplotnimi črpalkami v Nemčiji. Razlog za to sta njihova preprosta in hitra namestitev ter razmeroma nizki investicijski stroški. Konvencionalna zračna toplotna črpalka pridobiva toploto iz zunanjega zraka in jo s postopkom kroženja hladilnega sredstva dvigne na zahtevano temperaturo. Odvisno od modela so naprave lahko nameščene na prostem ali v zaprtih prostorih. Pri monoblok napravah, nameščenih na prostem, je krogotok hladilnega sredstva v celoti vgrajen v toplotno črpalko. Proizvedena toplotna energija se prenaša v stavbo z ogrevalno vodo. Pri deljenih toplotnih črpalkah je krog hladilnega sredstva ločen. Toplota se po cevi hladilnega sredstva prenaša v notranjost stavbe, kjer se nahaja toplotni izmenjevalnik uparjalnika. To zagotavlja, da zunanja enota ne zmrzuje niti v primeru izpada električne energije.
Posebna oblika zračne toplotne črpalke je znana kot toplotna črpalka za odvod zraka. Ta toplotna črpalka namesto zunanjega zraka uporablja odvodni zrak iz prostorov, ki je običajno veliko toplejši. To pomeni, da ima kompresor manj dela, da doseže zahtevane temperature. Vendar je količina zraka običajno omejena, kar pomeni, da delovanje v mono načinu ni mogoče. Te vrste toplotnih črpalk se praviloma uporabljajo za zelo majhne toplotne obremenitve.