Se denomina energía aerotérmica a la energía térmica que una bomba de calor extrae del aire ambiente. Se considera legalmente energía de fuente renovable conforme a la directiva 2009/28/CE de la Unión Europea, en vigor, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables y por la que se modifican y se derogan las Directivas 2001/77/CE y 2003/30/CE.[1]​  Sin embargo, un estudio[2]​ del Instituto Vasco de Competitividad afirma en la nota 59 de la página 36: «La aerotermia no se considera renovable al no alcanzar el COP (coefficient of performance, rendimiento) mínimo (4,5) salvo en condiciones de laboratorio». Esto se debe a que según el segundo principio de la termodinámica, es imposible extraer calor desde un cuerpo más frío a otro a mayor temperatura sin gastar energía (ejemplificado en la paradoja del demonio de Maxwell).
En los sistemas de aerotermia, la bomba de calor es del tipo aire-aire o aire-agua. El primero de los dos términos indica el medio exterior (aire) con el que la máquina intercambia calor, mientras que el segundo indica el medio interior.[3]​ Para proporcionar 100 unidades de energía térmica (calor) la aerotermia necesita inyectar en torno a 30 unidades de energía eléctrica.[4]​ La cantidad exacta dependerá del aparato (unos fabricantes producen aparatos más eficientes que otros), de su estado de mantenimiento (un aparato correctamente mantenido será más eficiente) y de la diferencia de temperatura entre el exterior y el interior (la eficiencia es mayor cuanto menor es la diferencia de temperatura).[5]​ 
Cuando funciona para calefacción, el aparato de aerotermia extrae calor del aire exterior y lo inyecta en el interior. Cuando funciona para refrigeración, extrae calor del aire interior y lo libera al exterior. En este modo de funcionamiento la mayoría de los aparatos de aire acondicionado (acondicionadores de aire) también extraen (por razones de confort) vapor de agua del aire interior y lo expulsan al exterior en forma de agua líquida. Funcionando para calefacción en condiciones óptimas, la aerotermia consume (coste variable) solo el 30 % de energía eléctrica[4]​ que la calefacción eléctrica convencional (de resistencias), aunque el coste fijo del aparato es mucho mayor. Además de calefacción, el aparato de aerotermia puede producir agua caliente sanitaria (ACS).[5]​