Existe uma grande quantidade de energia sob a forma térmica contida no interior do planeta. Está é transmitida para a crosta terrestre sobretudo por condução. Esta representa uma potência de 10.000 vezes da energia consumida por ano no mundo atualmente.

Este recurso pode ser classificado em duas categorias:

- alta temperatura (T>150 ºC): este recurso está geralmente associado a áreas de atividade vulcânica, sísmica ou magmática. A estas temperaturas é possível o aproveitamento para a produção de energia elétrica.

- baixa temperatura (T<100 ºC): resultam geralmente da circulação de água de origem meteórica em falhas e fraturas e por água residente em rochas porosas a grande profundidade.
O aproveitamento deste calor pode ser realizado diretamente para aquecimento ambiente, de águas, piscicultura ou processos industriais.

Nos processos geotérmicos existe uma transferência de energia por convecção tornando útil o calor produzido e contido no interior da terra. O aproveitamento também pode ser feito utilizando a tecnologia de injeção de água a partir da superfície em maciços rochosos quentes.

A utilização ideal da energia geotérmica é em cascata, a temperaturas progressivamente mais baixas, até cerca dos 20ºC (Diagrama de Lindal).
Atualmente existe também a utilização de ciclos binários na produção de energia elétrica e de bombas de calor (BCG) no caso de utilizações diretas.