Ilma-vesilämpöpumput ovat Suomessa yleisimmin asennettuja lämpöpumppuja. Tämä johtuu sekä niiden yksinkertaisesta ja nopeasta asennuksesta että suhteellisen alhaisista investointikustannuksista. Perinteinen ilma-vesilämpöpumppu ottaa lämpöä ulkoilmasta ja nostaa sen haluttuun lämpötilaan kylmäainekiertoprosessin avulla. Mallista riippuen laitteet voidaan asentaa joko ulko- tai sisätiloihin. Ulkoilmaan asennettavissa monoblock-laitteissa kylmäainepiiri on kokonaan sisäänrakennettu lämpöpumppuun. Tuotettu lämmitysenergia kuljetetaan rakennukseen lämmitysveden mukana. Jaetuissa lämpöpumpuissa (split-laitteissa) kylmäainepiiri on erotettu. Lämpö siirretään kylmäaineputkella rakennuksen sisätiloihin, jossa höyrystimen lämmönvaihdin sijaitsee. Näin taataan, että ulkoyksikkö on pakkasvapaa myös sähkökatkoksen sattuessa.
Ilma-vesilämpöpumpun erityismuoto tunnetaan nimellä poistoilmalämpöpumppu. Ulkoilman sijasta tämä lämpöpumppu käyttää huoneiden poistoilmaa, joka on yleensä paljon lämpimämpää. Tämä tarkoittaa, että kompressorilla on vähemmän työtä tarvittavien lämpötilojen saavuttamiseksi. Ilmamäärä on kuitenkin yleensä rajoitettu, mikä tarkoittaa, että monotilakäyttö ei ole mahdollista. Yleensä tämäntyyppisiä lämpöpumppuja käytetään hyvin pienille lämpökuormille.