与空气和地表水相比，一定深度的土壤或岩石温度相对恒定，该温度性质对于热泵而言，可以作为很好的低位冷热量。这种利用地下土壤作为热泵低位热源的热泵系统称为土壤源热泵。它主要包括三套管路系统:室外的地埋管系统、热泵机组的制冷机循环系统、末端的室内空调系统。它与一般热泵系统相比，其不同点主要在于室外管路系统是由埋设于土壤中的一组盘管构成。该组盘管作为换热器，冬季从土壤中取热。夏季向土壤中释放热量。
夏季制冷时，水源热泵机组中的阀门A1, B1, C1, D1关闭，阀门A2, B2, C2, D2开启，室内的余热经过热泵转移后通过埋地换热器释放于土壤中，同时蓄存热量，以备冬季采暖用;冬季供暖时，水源热泵机组中的阀门A1, B1, C1, D1开启。阀门A2, B2, C2,D2关闭，通过埋地换热器从土壤中取热。经过热泵提升后，供给采暖用户，同时，在土壤中蓄存冷量，以备夏季空调用。
土壤源热泵根据地埋管中的传热介质和热泵机组之间是否存在中间介质，可以分为直接连接的土壤源热泵系统和间接连接的土壤源热泵系统。如果采用直接连接的方式，地埋管的埋深将受到地下埋管的最大额定承床能力的限制;如果系统中最下端管道的静压超过地埋管换热器的承帐能力，可设置中间换热器将地埋管换热器与热泵机组分开，即间接连接。
