Se entiende como "geotermia" todo fenómeno que se refiere al calor almacenado en el interior de la Tierra, llamándose "energía geotérmica" a la energía derivada de este calor, que se produce de forma contínua por la desintegración de los materiales radiactivos que existen en muy pequeñas proporciones en las rocas naturales. El calor se transmite a través del subsuelo y llega a la superficie muy lentamente, por lo que la mayor parte queda almacenado en el interior de la Tierra durante largo tiempo.
De esta forma, a medida que aumenta la profundidad la temperatura de las rocas es más elevada; a la variación de la temperatura con la profundidad se le denomina "gradiente geotérmico" siendo su valor normal alrededor de los 30 °C/km. El flujo de calor, o "flujo geotérmico" que produce esta diferencia de temperaturas es muy bajo (unos 60 mW/m2) si se compara con el flujo de energía solar, lo que condiciona fuertemente la utilización de la energía geotérmica.
No obstante, existen zonas de la Tierra donde estos valores son muy superiores (hasta 200 °C/km), y será allí más fácil extraer el calor. Por ello los recursos geotérmicos mundiales sólo son aprovechables en una pequeña parte, pero lo suficientemente grande como para poder hablar de una fuente energética renovable de gran magnitud, ya que si los volúmenes de rocas calientes son suficientemente grandes, su calor puede tardar millones de años en disiparse.
Generalmente las alteraciones geotérmicas de mayor magnitud presentan unas "manifestaciones superficiales" que indican su posible existencia y que pueden ser:
Sin embargo, estas manifestaciones no representan un signo definitivo de la existencia de un gradiente geotérmico aprovechable, pero a falta de otros métodos, suelen ser el punto de partida de una prospección en busca de un campo geotérmico.