空气能热泵烘干机实质上是一种热量提升装置，利用逆卡诺原理，从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机原理相反，都是按照逆卡诺循环原理工作的，所不同二者前者升高温度后者降低温度。

空气能热泵烘干机要有翅片式蒸发器（外机）、压缩机、翅片冷凝器（内机）和膨胀阀四部分组成，通过让空气不断完成蒸发（吸取室外环境中的热量）→压缩→冷凝（在室内烘干房中放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将外部低温环境里的热量转移到烘干房中，冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。它在压缩机内完成气态的升压升温过程（温度高达100℃），它进入内机释放出高温热量加热烘干房内空气，同时自己被冷却并转化为流液态，当它运行到外机后，液态迅速吸热蒸发再次转化为气态，同时温度可下降至-20℃～-30℃，这时吸热器周边的空气就会*地将热量传递给冷媒。可实现低温空气封闭循环干燥，物料干燥质量好。通过控制装置的工况，使干燥室的热干空气的温度在20～80℃之间，可满足大多数热敏物料的高质量干燥要求；干燥介质的封闭循环，可避免与外界气体交换所可能对物料带来的杂质污染，这对食品、药品或生物制品尤其重要。此外，当物料对空气中的氧气敏感（易氧化或燃烧爆炸）时，还可采用惰性介质代替空气作为干燥介质，实现无氧干燥。