De nombreuses innovations améliorent les performances des pompes à chaleur.

Contrairement aux compresseurs standard qui ne peuvent fonctionner qu'à pleine capacité, les compresseurs à deux vitesses permettent aux pompes à chaleur de fonctionner près de la capacité de chauffage ou de refroidissement nécessaire à une température extérieure particulière, ce qui permet d'économiser de l'énergie en réduisant le fonctionnement marche/arrêt et l'usure du compresseur. Les pompes à chaleur à deux vitesses fonctionnent également bien avec les systèmes de contrôle de zone. Les systèmes de contrôle de zone, que l'on trouve souvent dans les grandes maisons, utilisent des registres automatiques pour permettre à la pompe à chaleur de maintenir différentes pièces à différentes températures.

Certains modèles de thermopompes sont équipés de moteurs à vitesse variable ou à double vitesse sur leurs ventilateurs intérieurs (soufflantes), leurs ventilateurs extérieurs ou les deux. Les commandes à vitesse variable de ces ventilateurs tentent de maintenir l'air en mouvement à une vitesse confortable, minimisant les courants d'air frais et maximisant les économies d'électricité. Il minimise également le bruit du ventilateur fonctionnant à pleine vitesse.

Certaines pompes à chaleur à haut rendement sont équipées d'un désurchauffeur, qui récupère la chaleur perdue du mode de refroidissement de la pompe à chaleur et l'utilise pour chauffer l'eau. Une pompe à chaleur équipée d'un désurchauffeur peut chauffer l'eau 2 à 3 fois plus efficacement qu'un chauffe-eau électrique ordinaire.

Une autre avancée dans la technologie des pompes à chaleur est le compresseur scroll, qui se compose de deux volutes en forme de spirale. L'un reste stationnaire, tandis que l'autre orbite autour de lui, comprimant le réfrigérant en le forçant dans des zones de plus en plus petites. Par rapport aux compresseurs à pistons typiques, les compresseurs scroll ont une durée de vie plus longue et sont plus silencieux. Selon certains rapports, les pompes à chaleur avec compresseurs scroll fournissent un air plus chaud de 10° à 15°F (5,6° à 8,3°C) en mode chauffage, par rapport aux pompes à chaleur existantes avec compresseurs à piston.

Bien que la plupart des thermopompes utilisent des résistances chauffantes électriques comme solution de secours par temps froid, les thermopompes peuvent également être équipées en combinaison avec une fournaise au gaz, parfois appelée système bicarburant ou hybride, pour compléter la thermopompe. Cela aide à résoudre le problème du fonctionnement moins efficace de la pompe à chaleur à basse température et réduit sa consommation d'électricité. Il existe peu de fabricants de pompes à chaleur qui intègrent les deux types de chaleur dans une seule boîte, de sorte que ces configurations sont souvent deux systèmes standard plus petits, côte à côte, partageant les mêmes conduits.

En comparaison avec une fournaise à combustion ou une thermopompe standard seule, ce type de système peut aussi être plus économique. Les économies d'énergie réelles dépendent des coûts relatifs du combustible de combustion par rapport à l'électricité.