Eine Kältemaschine ist ein Gerät, das der Kälteerzeugung dient. An jeder Kältemaschine ist deswegen immer eine Stelle zu finden, die kälter als die Umgebungstemperatur ist (z. B. Verdampfer bei Kompressionskältemaschinen). Wird ein zu kühlendes Objekt mit dieser kalten Stelle in Kontakt gebracht, wird dieses Objekt gekühlt.

Eine Kältemaschine setzt einen thermodynamischen Kreisprozess um, bei dem Wärme unterhalb der Umgebungstemperatur aufgenommen und bei höherer Temperatur abgegeben wird. In diesem Sinne ist eine Kältemaschine einer Wärmepumpe ähnlich.

Über Wärmetauschersysteme wird der Umwelt Wärme entzogen. Diese wird innerhalb des Gerätes in einem so genannten Kältekreislauf auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und kann dadurch für Heizzwecke genutzt werden. Die Funktionsweise der Wärmepumpe ist im Prinzip identisch mit der eines altbekannten Alltagsgerätes: dem Kühlschrank. Während der Kühlschrank allerdings seinem Innenraum die Wärme entzieht und nach außen abgibt, entzieht die Wärmepumpe dem Außenbereich die Wärme und gibt sie als Heizenergie an das Haus ab. Die Funktion läuft also genau umgekehrt ab. Die für den Kreisprozess nötige Wärme entzieht die Wärmepumpe der Luft oder gegebenenfalls dem Erdreich. Über Rohrsysteme wird die Wärme von der Luft aufgenommen und zu den einzelnen Räumen geführt.