对于浅层地温采暖技术，主要用到的是热泵技术，其采暖与制冷的理论基础源于卡诺循环，与制冷机相同，按照逆循环工作，即通过输入少量的高品位能源（如电能），从大地这个地源能中获得更多的能源。在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖，同时存储冷量，以备夏用；夏季通过热泵对室内进行降温，同时把室内的热量释放到地下，进行热量存储，以备冬用。大地在整个循环中作为蓄能介质，由热泵进行能量的循环提取与释放，完成采暖与制冷工作。
由于深层地热资源品位较高，可以经简单处理后，直接进行供暖应用。若能采用梯级利用、多技术组合应用的话，供暖的效率会大大提高。比如从地热井中提取98℃的地热水进行供暖，如正常直接利用供暖，最后回灌水的温度可能为40℃左右，热能并没有利用。但如果经过散热器采暖、地板采暖、烘干、热泵提取余热供暖等一系列应用后，最后以10℃左右尾水回灌到地下，那么实际使用到的温度差为88℃，热能的利用效率是非常可观的。
