Geotermalna energija postoji otkad je stvorena Zemlja i predstavlja unutrašnju energiju Zemlje.
Zemlja se sastoji od jezgre, plašta i kore. Plašt, sloj između jezgre i kore, sastoji se od užarenog tekućeg stijenskog materijala koji se naziva magma. Kad se magma probije kroz površinu zemlje, kroz vulkan, naziva se lava.
Na svakih 100 m dubine temperatura stijena raste za 3 stupnja C. Kad bi se spustili na 3000 m dubine, došli bismo do temperature ključanja vode.
Duboko ispod površine voda ponekad dospije do vruće stijene i pretvori se u paru. Vruća voda može dosegnuti temperaturu od preko 150 stupnja C, a da se ne pretvori u paru jer se nalazi pod visokim tlakom. Kad ta vruća voda dospije na površinu kroz pukotinu u zemljinoj kori, nazivamo je vrući izvor, ili ako eruptira u zrak, gejzir.
Vrući izvori se širom svijeta koriste kao toplice, u zdravstvene i rekreacijske svrhe. Vrućom vodom iz dubine Zemlje mogu se grijati staklenici i zgrade. Na Islandu, koji je poznat po gejzirima i aktivnim vulkanima, mnoge zgrade i bazeni griju se geotermalnom vrućom vodom.

Proizvodnja električne energije pomoću geotermalne energije
Vruća voda i para iz dubine zemlje mogu se rabiti za proizvodnju električne energije. Buše se geotermalne bušotine i cijevi spuštaju u vruću vodu. Vruća voda ili para (pod nižim tlakom vruća voda pretvara se u paru) uspinje se tim cijevima na površinu. Geotermalna elektrana je kao svaka druga elektrana, osim što se para ne proizvodi izgaranjem goriva već se crpi iz zemlje. Daljnji je postupak s parom isti kao kod konvencionalne elektrane: para se dovodi do turbine koja pokreće rotor električnog generatora. Nakon turbine para odlazi u kondenzator, kondenzira se (ukapljuje) da bi se tako dobivena voda injektirala natrag u geotermalni izvor.

Geotermalne toplinske crpke (dizalice topline)
Iako je temperatura u dubini zemlje visoka, površinski sloj zemlje nije toliko vruć. Na prva 3 m ispod površine, primjerice, temperatura je stalna i iznosi između 10 i 16 stupnja C. Geotermalna ili “površinska” toplinska crpka može iskoristiti razliku u temperaturi površine i unutrašnjosti Zemlje za grijanje ili hlađenje zgrada. U tlo u blizini zgrade položu se cijevi kroz koje struji radni medij i služi za izmjenjivanje topline između vode i tla, te se stoga naziva izmjenjivač topline. Zimi toplina iz zemlje preko izmjenjivača topline zagrijava zrak koji struji u zgradu. Ljeti proces teče obrnuto: vrući zrak iz unutrašnjosti zgrade preko izmjenjivača topline prelazi na relativno hladnije tlo. Toplina uklonjena ljeti iz zraka može se iskoristiti za grijanje vode.