Процесс теплообмена в теплоутилизаторах осуществляется по регенеративному принципу. Через ротор теплоутилизатора встречными потоками двигаются приточный и вытяжной воздух.
Если система работает на обогрев, то вытяжной воздух отдает теплоту тому сектору ротора, через который он проходит. Когда в нагревшийся сектор ротора попадает приток холодного приточного воздуха, приточный воздух нагревается, а ротор охлаждается. Если система работает на охлаждение, то теплота передается от теплого приточного холодному вытяжному воздуху.