Le circuit capte la chaleur de l’eau de nappe phréatique par un forage profond généralement de 8 à 50 m suivant les régions. La pompe à chaleur capte l’énergie contenue, non pas dans le sol comme en captage horizontal ou vertical, mais dans l’eau de nappe phréatique qui demeure à température constante toute l’année (de 9° à 12°C voir même plus suivant les régions).
Ce système pompe l’eau par forage dans un premier puits en amont de l'écoulement de la nappe phréatique, puis la rejette soit dans un deuxième forage, soit dans un puits perdu (ou puisard) en aval de l'écoulement de la nappe phréatique.