Теплово́й насо́с — устройство для переноса тепловой энергии от теплоотдатчика с низкой температурой (чаще всего — окружающей среды) к теплоприемнику с высокой температурой.
Для работы теплового насоса необходима затрата внешней энергии (механической, электрической, химической). Процессы, происходящие в тепловом насосе, подобны процессам, осуществляемым рабочим телом в холодильной машине, с той разницей, что назначение холодильной машины — производство холода, а теплового насоса — производство теплоты. Рабочим телом в тепловом насосе обычно является жидкость с низкой температурой кипения (фреон, аммиак). Теплоприемник теплового насоса получает, кроме теплоты, эквивалентной совершаемой внешней работе, теплоту, перенесенную от теплоотдатчика, например речной воды; следовательно, коэффициент преобразования энергии в тепловом насасе всегда больше единицы и такой процесс более выгоден, чем непосредственное превращение электрической, механической, химической энергии в теплоту. Однако условия развития энергетики, заключающиеся в совместной выработке теплоты и электроэнергии, ограничивают использование теплового насоса, который применяется только в тех случаях, когда другие виды теплоснабжения затруднены (например, при удаленности объекта от ТЭЦ). Иногда тепловой насос применяется для отопления в районах с жарким климатом, так как в летний период эта же установка охлаждает подаваемый в здание воздух. Тепловые насосы получили распространение во время Второй мировой войны в связи с топливными затруднениями, особенно в странах, где имелась в избытке дешевая электрическая энергия гидростанций (в Швейцарии, Швеции, Норвегии).