Wasser-Wasser-Wärmepumpen arbeiten wegen der ganzjährig ausreichend vorhandenen (Grund-)- Wasserwärme monovalent (also ohne weiteren Wärmeerzeuger) und erreichen die besten Leistungs-Zahlen aller Wärmepumpen-Arten. Als Wärmeträger-Medium dient meist oberflächennahes Grundwasser. Über einen Saugbrunnen (Förderbrunnen) wird das Grundwasser (bei konstant 8-12 °C) durch eine Unterwasserpumpe der Wärmepumpe zugeführt. Ein Schluckbrunnen führt das Grundwasser wieder in den natürlichen Kreislauf zurück, nachdem ein Teil der Wärmeenergie entzogen wurde. Wasser-Wasser-Wärmepumpen werden im Haus aufgestellt. Ist mit einer Wasserqualität zu rechnen, die den Wärmetauscher nach einiger Zeit zusetzt (z.B. Verockerung), kann man einen Wärmetauscher zwischenschalten, dessen "Innenleben" gut zu reinigen ist.