空气能热水器内部结构其实没有现象中复杂，从上往下的结构大致是压缩机、冷凝器、蒸发器、水箱。水箱内胆的材质是决定空气能热水器使用时间的寿命，市面上通常多采用不锈钢、搪瓷这两种材质，它们的抗腐蚀性、承压能力要比其他的材质有要优异很多。
空气能热水器水箱内部包括了热水出、循环进、循环出、冷水进的接口，底部有排污口用于排出水箱底部长期累积的污渍。
空气能桶内部主要包括压缩机、蒸发器、冷凝器和电控系统等四大部分。压缩机将低温、低压的空气抽入，经过增压后传输到蒸发器中，利用空气的吸热换热作用将周围的热量吸收进冷媒中，使空气能得到加热。加热后的空气被吹散，进入待加热区域提供热源。蒸发后的冷却气体进入冷凝器释放热量，并重新变为液态，继续循环运作。整个过程由电控系统实现自动化控制，确保设备稳定、高效运转。
空气能模块机是一种利用室外空气中的热能进行加热或制冷的设备。其运行原理基于反向卡诺循环，在制冷时，空气能模块机使用压缩机将低温低压的制冷剂压缩成高温高压的制冷剂，然后通过换热器将制冷剂中的热量传递到室外空气中，最后将剩余的制冷剂流体通过膨胀阀减低压力，实现降温制冷的目的；在加热时，相反的工作循环将空气中的热能通过电热器加热制冷剂来实现，最终加热室内空气。