Il s’agit d’une machine thermodynamique, dont le principe est de prendre la chaleur dans un milieu, qualifié d'émetteur, fournisseur ou source froide, pour la restituer dans un autre milieu, considéré comme récepteur ou source chaude, par l’intermédiaire d’un fluide frigorigène qui se vaporise d’un côté et se condense de l’autre. Le cycle peut être réversible, la machine peut alors produire de la chaleur en hiver et du froid en été (PAC réversible).

Une PAC contient généralement un compresseur électrique, mais il existe aussi des PAC à absorption dans lesquelles, pour simplifier, le compresseur est remplacé par un bouilleur fonctionnant par exemple au gaz.

Les PAC les plus courantes sont les PAC réversibles air/air (transfert entre l’air extérieur et l’air intérieur), les PAC air/eau (transfert entre l’air extérieur et un circuit d’eau), les PAC sol/sol (transfert entre le sol extérieur et le sol intérieur), les PAC eau/eau (transfert entre un circuit d’eau extérieur et un circuit d’eau intérieur). Les PAC que l’on appelle géothermiques sont les PAC sol/sol (capteurs enterrés dans le sol, horizontalement ou verticalement) ou eau/eau (échange sur une nappe d’eau extérieure).

Les PAC sont caractérisées par une étiquette énergie, il convient de sélectionner la classe A ou la classe B, mais pas moins.