空氣能熱水器的制熱方式有直熱式、循環式、分體直熱式。

1．靠前代制熱方式：直熱式

空氣能熱水器的主機內有蒸發器和冷凝器，冷水直接進入主機，經冷凝器一次性直接加熱到預設溫度55℃，然后通過冷水壓力的作用，直接送到保溫水箱中。它能保持出水就是55℃的熱水，節能效果較好；但是當保溫水箱中的水溫下降時，還要用水泵抽回到主機加熱或是用電輔助加熱。

2．第二代制熱方式：循環式

空氣能熱水器的主機內有蒸發器和冷凝器，但冷水直接進入保溫水箱中，再用水泵抽回到主機加熱，必須增加一個循環泵，加熱的方式是分層式循環加熱，因為它是把水溫經多次循環分層次加熱到預設溫度。這種方式的能效比直熱式高一些，因為所要提升的溫度越接近原始溫度，熱傳導效果越好，能效也越高。但因必須用循環泵，且熱水輸送的管徑較長，所以能耗要大一些。冷水從上面進入保溫水箱，從下面出熱水，而一般熱水比冷水輕，所在一容器中的水通常上面的要比下面的熱，所以上面加冷水會導致出水溫度不能恒定，會混水。

3．第三代制熱方式：分體直熱式（又稱速熱式）

空氣能熱水器的主機中只有蒸發器，冷凝器卻在保溫水箱中，冷水從下面注入，熱水是透過冷水向上的頂力排出，它不是必須要循環泵，而且其冷凝器直接在水箱中與水交換熱量，所以換熱直接，不經過任何管徑，因此能效和加熱速度要高于循環式。因其從上面出熱水，所以能基本保持排出的熱水恒定。