Geotermalno grijanje koristi prirodnu toplinsku energiju iz Zemljine kore za grijanje vode i prostora. Ovaj način grijanja cijenjen je zbog svoje energetske učinkovitosti, nedostatka onečišćenja i financijskih prednosti. Područja poput Islanda s obilnim geotermalnim izvorima, koja se nazivaju vrućim točkama, mogu slobodno koristiti energiju za grijanje. Regije bez vrućih točaka također mogu postići geotermalno grijanje, međutim, pomoću geotermalne toplinske pumpe.
Izvorno je toplina unutar Zemlje nastala tijekom formiranja planeta energijom udara meteorita i toplinom kompresije. Danas toplina kompresije u jezgri Zemlje i raspadanje radioaktivnih materijala u plaštu Zemlje nastavljaju stvarati toplinu. Vruće točke, gdje površina Zemlje ima gušće džepove topline, nastaju kada je magma bliže površini i obično su obilježene vulkanima.
Odličan primjer vruće točke, Island je postavio geotermalne elektrane za pretvaranje topline u električnu energiju i koristi daljinsko grijanje za zagrijavanje vode i prostora u većini zgrada. Geotermalno daljinsko grijanje uzima toplinu s mjesta žarišta i distribuira toplu vodu ili paru kroz izolirane cijevi do zgrada. Jedan oblik ove metode koristi se još od Rimskog Carstva, koje je koristilo geotermalnu toplinu u svojim toplicama i nekim zgradama.
Kako bi geotermalno grijanje bilo moguće u područjima bez prednosti vruće točke, mora se koristiti pumpa. Većina mjesta na Zemlji održava temperaturu od pedeset do pedeset i pet stupnjeva Fahrenheita (50-54°F, 0-12°C) ispod površine, bez obzira na vrijeme iznad. Geotermalna pumpa za grijanje koristi ovu konstantnu temperaturu za provođenje grijanja i hlađenja prostora i vode u zgradi, obično u rezidenciji.
Niz cijevi je postavljen u petlju ispod kuće kroz koju se pumpa ohlađena voda. Dok voda prolazi kroz tlo, provodi toplinu, koja se zatim ponovno izvlači u izmjenjivač topline ispod kuće. Toplina koju izmjenjivač povlači iz vode i toplina nastala kao nusprodukt rada izmjenjivača koriste se za zagrijavanje kuće. Kada se petlja obrne i zagrijana voda se pumpa kroz tlo kako bi se izgubila toplina u relativno hladnijem tlu, sustav se može koristiti za hlađenje kuće. Geotermalno grijanje koristi daleko manje energije od električnog grijanja i hlađenja ili toplinske pumpe iz izvora zraka.
Geotermalno grijanje slavi se iz nekoliko ekoloških i financijskih razloga. Ova metoda grijanja crpi energiju iz obnovljivih izvora i stvara manje onečišćenja uobičajenog za izgaranje fosilnih goriva. S financijske perspektive, geotermalni sustavi grijanja zahtijevaju manje održavanja, traju desetljećima, podižu vrijednost zgrade i smanjuju troškove koji se obično obračunavaju u mjesečnim računima za naftu ili struju. Inicijalna instalacija sustava, međutim, može biti vrlo skupa i zahtijeva odgovarajuće poznavanje geologije lokacije kako podzemne vode ne bi bile onečišćene i integritet tla ne bi bio oštećen. Geotermalne pumpe za grijanje također zahtijevaju električnu energiju za rad crpki, što često zahtijeva izgaranje fosilnih goriva, a može koristiti otrovnu rashladnu tekućinu u vodi koja prolazi kroz cijevi.