Temperatura rośnie w miarę jak zagłębiamy się w głąb Ziemi. Gradient geotermiczny to tempo tego wzrostu, zazwyczaj około 25–30°C na kilometr w górnej skorupie ziemskiej, choć wartości te znacznie się różnią w zależności od ułożenia tektonicznego.

W stabilnych wnętrzach kontynentów gradient jest stosunkowo niski; w regionach wulkanicznych i na grzbietach śródoceanicznych może być znacznie bardziej stromy. Źródłami ciepła są ciepło resztkowe z akrecji planetarnej, rozpadu izotopów radioaktywnych oraz ciepło utajone z krystalizacji jądra. Przepływ ciepła przewodnościowego mierzony na powierzchni odzwierciedla gradient i przewodność cieplną skał.

Znajomość gradientu geotermalnego jest niezbędna do interpretacji warunków metamorficznych, projektowania głębokich odwiertów i oceny potencjału energii geotermalnej. Tam, gdzie gradient jest wystarczająco wysoki, można wydobywać gorącą wodę lub parę do produkcji energii elektrycznej lub bezpośredniego ogrzewania. Lokalne anomalie często wskazują na obecność ciał magmy lub krążących płynów.

• Szybkość wzrostu temperatury wraz z głębokością
• Średnio 25–30 °C/km w skorupie kontynentalnej
• Zmienia się w zależności od ustawienia tektonicznego
• Ważne dla energii geotermalnej i metamorfizmu