Maalämpöpumppu kerää lämpöä maaperästä, vedestä tai kalliosta. Syvälle maan sisään porattavasta lämpökaivosta energiansa saava pumppu hyödyntää sekä maahan varastoitunutta aurinkoenergiaa että maapallon ytimestä pintaan päin johtuvaa fissiolämpöä. Lämpökaivon lämpötila on 100 metrin syvyydellä noin 5—6 astetta ja 200 metrin syvyydellä noin 7—8 astetta. Useimmiten yksi 100—200 metrin kaivo riittää omakotitalon lämmittämiseen ja mahdollisesti myös kesäaikaiseen viilentämiseen. Joihinkin suuriin omakotitaloihin voidaan tarvita kaksi kaivoa, niitä ei kannata kuitenkaan sijoittaa 20 metriä lähemmäs toisiaan. Jos lämpökaivoon ei porauksen jälkeen tule tarpeeksi vettä, se täytetään vedellä ennen keruuputkiston laskua kaivoon.
Maasta voidaan kerätä lämpöä myös vaakaputkistolla. Putkisto asennetaan putkilenkeiksi noin metrin syvyyteen, mieluiten savimaahan. Putkea ei kannata asentaa 1,5 metriä lähemmäs vierekkäistä putkilenkkiä. Maaperän lämpö on kausivarastoituvaa aurinkolämpöä. Maaperässä lämpö vaihtelee vuodenajan mukaan viiveellä ulkolämpötiloihin nähden. Etelä-Suomessa vaihtelu alkukeväällä on noin +2 ja heinä-elokuussa noin +15 astetta. Vaakaputkiston sijoitusalueelta ei pidä luoda lunta pois, sillä lumi toimii eristeenä lämpövarastolle.
Lämpöä voidaan ottaa myös vesistön pohjaan painetulla putkistolla, jos rakennus sijaitsee järven tai meren rannalla. Usean metrin syvyisessä kohdassa veden lämpötila on vesistön pohjassa talvella +4 astetta ja vesistön mukaan kesäkaudella hieman enemmän. Matalassa vesistössä lämpötilan vaihtelut pohjalla ovat jyrkempiä kuin syvässä vesistössä. Kerätty lämpö on luonteeltaan kausivarastoituvaa aurinkolämpöä.
Maalämpöjärjestelmän hyötysuhde riippuu mm. järjestelmän laadusta, asennuspaikasta, mitoituksesta ja lämmön tarpeesta. Hyvä nyrkkisääntö on, että yhdellä kilowatilla sähköä saadaan noin kolme kilowattia lämpöä.
On hyvä muistaa, että maalämpöjärjestelmää voi käyttää viilentämiseen kesähelteillä. Viilennyksessä asunnossa olevaa lämpöä siirretään maalämpökaivoon ja kaivosta palaava viileä neste palautuu taloon. Järjestelmästä saatava viileä siirretään huoneilmaan, joko puhallinkonvektorin tai ilmanvaihtokoneen jäähdytyspatterin avulla. Viilennys kuluttaa aina energiaa, mutta maalämpöpumpulla toteutettuna se on energiatehokkaampaa kuin perinteisellä ilmastointilaitteella. Lisäksi maahan siirtyvä lämpö voi parantaa lämpökaivosta saatavaa tehoa lämmityskaudella.