Pompa ciepła powietrze-powietrze (ang. air-to-air heat pump) to urządzenie, które wymusza przepływ ciepła między dwoma źródłami powietrza – wewnątrz budynku i na zewnątrz. Urządzenie składa się z dwóch głównych elementów: jednostki zewnętrznej, która umieszczona jest na zewnątrz budynku, i jednostki wewnętrznej, która jest umieszczona wewnątrz budynku.
Jednostka zewnętrzna zbiera ciepło z powietrza na zewnątrz i przesyła je do jednostki wewnętrznej, gdzie ciepło jest przekazywane do grzejników lub do systemu wentylacji za pomocą specjalnych wymienników ciepła. W zależności od potrzeb, pompa ciepła może odzyskiwać ciepło z powietrza wewnątrz budynku i przekazywać je na zewnątrz lub odwrotnie – pobierać ciepło z powietrza na zewnątrz i przekazywać je do wnętrza budynku.
Pompy ciepła powietrze-powietrze są ekologicznym i oszczędnym sposobem ogrzewania i chłodzenia budynków, ponieważ wykorzystują odnawialne źródła energii – ciepło z powietrza. Są też stosunkowo proste w obsłudze i eksploatacji, a ich koszty eksploatacyjne są niższe niż w przypadku innych systemów grzewczych.