De temperatuur stijgt naarmate men dieper in de aarde doordringt. De geothermische gradiënt is de mate waarin die temperatuur stijgt, doorgaans ongeveer 25-30 °C per kilometer in de bovenste aardkorst, hoewel de waarden sterk variëren afhankelijk van de tektonische omstandigheden.

In stabiele continentale binnenlanden is de temperatuurgradiënt relatief laag; in vulkanische gebieden en bij mid-oceanische ruggen kan deze veel steiler zijn. Warmtebronnen zijn onder andere restwarmte van planetaire accretie, verval van radioactieve isotopen en latente warmte van kernkristallisatie. De geleidende warmtestroom die aan het oppervlak wordt gemeten, weerspiegelt de gradiënt en de thermische geleidbaarheid van de gesteenten.

Kennis van de geothermische gradiënt is essentieel voor het interpreteren van metamorfe omstandigheden, het ontwerpen van diepe boorgaten en het beoordelen van het geothermische energiepotentieel. Waar de gradiënt hoog genoeg is, kan heet water of stoom worden gewonnen voor energieopwekking of directe verwarming. Lokale anomalieën wijzen vaak op magmalichamen of circulerende vloeistoffen.

• Snelheid waarmee de temperatuur toeneemt met de diepte
• Gemiddeld 25–30 °C/km in de continentale korst.
• Verschilt afhankelijk van de tektonische setting.
• Belangrijk voor geothermische energie en metamorfose.