Kot toplotni vir, iz katerega črpa energijo, lahko toplotna črpalka uporablja različne vire. Vir je v osnovi tisti material, iz katerega toplotna črpalka jemlje izhodiščno toploto, ki jo potem prenaša v sistem črpanja. O zunanjih virov je tudi odvisna učinkovitost celotnega sistema, ki je glede na vir tudi prilagojen z dodatnimi mehanizmi za boljši izkoristek.
Najpogosteje je zunanji vir lahko kar zrak. Prednost zraka je seveda ta, da je povsod in vedno na razpolago, sistemi, ki kot vir uporabljajo zrak pa so najbolj enostavni za montažo in vzdrževanje. Toplotna črpalka, ki kot vir izrablja zunanjo zračno temperaturo, je običajno opremljena tudi z ventilatorji, ki povečujejo učinkovitost prenosa toplote.
Zelo pogoste so tudi geotermalne črpalke, ki ko osnovni vir uporabljajo temperaturo zemlje. Toplotna črpalka, ki za vir uporabljajo zemljo, izkoriščajo zanimive termalne prednosti majhnih toplotnih nihanj zemlje med različnimi sezonami. Medtem ko se temperature zraka in površja zemlje hitro spreminjajo v skladu s sezonskimi nihanji, ostaja nekaj metrov pod površjem zemlje temperatura pretežno konstanta. To pomeni, da je v zimskih mesecih temperatura pod zemljo znatno višja od zunanje temperature zraka, v poletnih mesecih pa je nasprotno ta temperatura precej nižja. Ravno to značilnost zemlje izkorišča geotermalna toplotna črpalka.
Tretji možen vir, iz katerega lahko toplotna črpalka črpa toploto, pa je voda. Pogoj za uporabo vode kot vira pa je seveda njena prisotnost, najpogosteje v obliki podtalnice. Pomembno je, da je vode dovolj ter tudi da je kemično ustrezna. Toplotna črpalka lahko tako uporablja različne vire, ki so razpoložljivi v danem okolju.