Bumi memiliki kandungan panas internal sekitar 10 joule (3*10 TWh), dengan sekitar 20% dari panas ini berasal dari sisa akresi planet, dan sisanya berasal dari peluruhan radioaktif isotop alami. Sebagai contoh, sebuah lubang bor dengan kedalaman 5.275 meter di Proyek Pembangkit Listrik Geotermal United Downs Deep di Cornwall, Inggris, menemukan granit dengan kandungan torium yang sangat tinggi, yang peluruhan radioaktifnya diyakini berkontribusi terhadap suhu tinggi batuan sekitarnya.
Suhu dan tekanan di dalam Bumi cukup tinggi untuk melelehkan beberapa jenis batuan dan menyebabkan mantel padat bersifat plastik. Bagian-bagian ringan dari mantel bergerak naik karena densitasnya yang lebih rendah dibandingkan dengan batuan sekitarnya. Suhu di batas inti-mantel bisa melebihi 4.000C (7.230F).
Energi termal internal Bumi mengalir ke permukaan melalui konduksi dengan laju 44,2 terawatt (TW), yang kemudian diperbaharui oleh peluruhan radioaktif mineral dengan laju 30 TW. Laju aliran energi ini lebih dari dua kali lipat total konsumsi energi global dari semua sumber primer, namun sebagian besar energi ini tidak dapat dipulihkan. Selain itu, permukaan Bumi dipanaskan oleh energi matahari hingga kedalaman 10 meter (33 kaki) selama musim panas dan mendingin selama musim dingin.
Gradien geotermal, yang menggambarkan peningkatan suhu seiring kedalaman, rata-rata sekitar 25--30C (77-86F) per kilometer kedalaman di sebagian besar wilayah. Fluks panas konduktif rata-rata 0,1 MW/km. Nilai-nilai ini jauh lebih tinggi di dekat batas lempeng tektonik di mana kerak bumi lebih tipis. Panas geotermal dapat lebih ditingkatkan melalui sirkulasi fluida melalui saluran magma, mata air panas, atau sistem hidrotermal.
Efisiensi termal dan profitabilitas pembangkitan listrik sangat bergantung pada suhu. Fluks panas alami yang tinggi, seperti yang ditemukan di mata air panas, memberikan manfaat terbesar. Pengeboran sumur ke akuifer panas adalah opsi terbaik berikutnya, dan reservoir air panas buatan dapat dibuat dengan cara memecah batuan induk secara hidraulik, sebuah proses yang digunakan dalam sistem geotermal yang ditingkatkan.
Perkiraan potensi pembangkitan listrik geotermal bervariasi cukup besar, mulai dari 0,035 hingga 2 TW pada tahun 2010, tergantung pada tingkat investasi. Perkiraan tertinggi mengasumsikan pengeboran sumur hingga kedalaman 10 kilometer (6 mil), meskipun sebagian besar sumur pada abad ke-20 jarang melebihi kedalaman 3 kilometer (2 mil). Sumur dengan kedalaman seperti ini umum ditemukan di industri minyak dan gas.
Energi geotermal adalah daya listrik yang dihasilkan dari energi geotermal. Stasiun pembangkit listrik uap kering, uap kilat, dan siklus biner telah digunakan untuk tujuan ini. Pada tahun 2010, listrik geotermal dihasilkan di 26 negara.
Pada tahun 2019, kapasitas daya geotermal dunia mencapai 15,4 gigawatt (GW), di mana 23,86 persen atau 3,68 GW berada di Amerika Serikat.
Energi geotermal menyuplai sebagian besar daya listrik di Islandia, El Salvador, Kenya, Filipina, dan Selandia Baru.
Energi geotermal dianggap sebagai energi terbarukan karena laju ekstraksi panasnya tidak signifikan dibandingkan dengan kandungan panas Bumi. Emisi gas rumah kaca dari stasiun listrik geotermal rata-rata sebesar 45 gram karbon dioksida per kilowatt-jam listrik, atau kurang dari 5 persen emisi dari pembangkit listrik tenaga batubara.
Pembangkit listrik geotermal tradisional dibangun di tepi lempeng tektonik di mana sumber daya geotermal bertemperatur tinggi mendekati permukaan. Pengembangan pembangkit listrik siklus biner dan perbaikan dalam teknologi pengeboran dan ekstraksi memungkinkan sistem geotermal yang ditingkatkan untuk diterapkan di wilayah geografis yang lebih luas. Proyek demonstrasi beroperasi di Landau-Pfalz, Jerman, dan Soultz-sous-Forts, Prancis, sementara upaya sebelumnya di Basel, Swiss, dihentikan setelah memicu gempa bumi. Proyek demonstrasi lainnya sedang dibangun di Australia, Inggris, dan AS. Di Myanmar, lebih dari 39 lokasi mampu menghasilkan daya geotermal, beberapa di antaranya berada di dekat Yangon.
