Energia geotermalna to naturalne ciepło znajdujące się we wnętrzu Ziemi, zmagazynowana w wodach gruntowych lub skałach. Szacowane światowe zasoby źródeł geotermalnych to 8.1030 J. Potencjał energii geotermalnej możliwy do pozyskania to 3.109 PJ.
Ciepło wnętrza Ziemi jest po części ciepłem pierwotnym, powstałym w trakcie formowania planety, a częściowo powstaje w wyniku rozpadu pierwiastków promieniotwórczych, takich jak uran, tor, potas. Temperaturę wnętrza ziemi szacuje się na 10 000 K, co daje w warstwach zewnętrznych (na zasadzie przewodnictwa cieplnego i konwekcji) moc 4,3.1010 kW. Temperatura ta zmniejsza się, wraz ze zmniejszeniem odległości do powierzchni Ziemi o 15-80 °C/km. W Europie ten spadek wynosi około 30°C/km.
Energia wnętrza ziemi jest nieskończona. Zasoby geotermalne uzupełniane są w wyniku opadów deszczu i oddziaływania promieniowania słonecznego, ale w czasie dłuższego okresu eksploatacji następuje zmniejszenie temperatury wody geotermalnej oraz ciśnienia pary. Jest to skutkiem różnicy prędkości odnawiania źródła i procesu eksploatacji. Próbuje się temu zapobiec, na przykład w The Geysers Fields (USA) – najwększej elektrowni geotermalnej, pod ziemie pompowane są ścieki zbierane rurociągami.
Eksploatacja energii geotermalnej jest często kosztowna i trudna, ponieważ wymaga wiercenia bardzo głębokich otworów. Z technicznego punktu widzenia, możliwe są odwierty nawet na głębokość 5 km, jednak ze względów ekonomicznych rzadko przekraczane są 2km. Wyjątkiem może być elektrowania w Los Alamos (USA), posiadającą odwiert o głębokości 4km.
