地热从哪里来？这个问题还真的不太好回答，因为我们对地球的了解其实非常有限。人类生活在地球上，依托于大地繁衍生息，在女娲造人的远古传说中，人类也是由泥土变来。人类亲身体验的地下深度非常浅：正常的农耕，只会翻动几十厘米的土地；普通的地铁，大概在地下几十米；最深的矿井大概4000多米；而地球平均半径为6300多千米。所以人类在地下的活动区域对整个地球来说，仅仅是处于很浅的表皮而已。借助钻井、地震等手段，人们还可以间接了解地下更深位置的情况。俄罗斯库页岛上的OdoptuOP－11油井，其深度达到了12345米，这是目前世界上最深的钻井记录。位于更深位置的信息，只能靠地震等手段推测而得知。所以对于地热来源，较浅的地热资源可以通过实地研究搞清楚，更深位置的地热则只能从理论上加以探讨。
在农耕、建筑、采矿等各种活动的积累下，人们对接近地表的浅部地壳的温度规律已经比较清楚了。人们认识到，地壳最靠近地面部分的温度是受太阳与空气影响的，这一层被称为“外热层”，也叫变温层。变温层下面是“恒温层”，这一层深度范围为20～40米，温度基本与所在区域年平均温度一致，且常年保持不变。再向下深入，就到了“增温层”，随着深度的增加，温度开始上升，一般来说每深入地下100米，温度升高2～3℃，这就是地温梯度。
地温梯度说明地球内部向地球表面散发热量，只是因为地壳物质传热较差，以及地球内部散发热量越接近地表效率越低，所以我们很难从地面感受到这种热量散发。这些热量从哪里来呢？由于人类还不能够以直接方式深入到地壳以下去实地考察，只能在理论层面进行合理推测，认为地球的结构很像一个鸡蛋，从地表到地心，可以分为地壳、地幔和地核三层。
从理论上推测，地球内部热量有几种不同的来源。第一种是大量的放射性物质在地核中发生剧烈的热核反应，产生了巨大的热量；第二种来源是地球最初形成时残留的余热，理论推测地球刚形成的时候非常炽热，经过漫长的冷却过程才降到当前的温度，而在地心部分，由于散热较慢，目前仍残留着当年的余热；第三种来源是“相变潜热”，这种推测认为地球仍在继续冷却中，地球内部液体物质变成固体会释放出大量的潜热；第四种来源是引力势能，地球内部的液态铁由于其密度大，所以缓慢流向地心，这个过程伴随着引力势能的释放，会导致地心温度上升。所有这些推测都有一定的合理性，但并没有确实的证据来证明。另一方面，这些热量来源的总和似乎还不足以达到目前检测到的地球内部热量，在地球内部可能还有未知的热量来源。
地球内部的这些热量要散发出来，就必须透过地壳。如果地壳存在缺陷或裂缝，或者有地下水循环协助，地球内部的热量就会通过熔岩或温泉传递出来。极限的情况是火山喷发，炽热的岩浆通过地壳的缝隙直接流到地表。这些以火山、温泉、地下水循环和热传导等方式在地球表层呈现出来的热量散发，就称为地热能。
因为在不同的地方，地壳的厚度是不一样的，加上地质形成和构造的差异，所以地热能在地球浅表层分布并不均匀。从世界范围来看，地热资源主要分布在五个区域，分别是环太平洋、地中海及喜马拉雅山、大西洋中脊、红海至东非大裂谷、东欧经中亚至远东等五个地热带。由于板块运动等原因，这些地区地壳结构相对薄弱，地下热物质活动易于被地表感知，具有较好的地热资源。
中国地热资源分布也不均匀，主要分布在东南沿海地区、西藏南部、云南、华北、新疆及东北等地区。东南沿海地区属于环太平洋地热带，西藏、云南高原属于地中海及喜马拉雅地热带，新疆和东北地区属于中亚至远东地热带。
20世纪以来，地热能作为清洁能源之一，受到许多国家的重视，发展速度正在加快。中国地热能利用的发展也很迅速，在能源结构调整中的作用日渐突出。如果地热提取技术实现突破，人们将可以开发地壳更深位置的地热能，那时候地热能应用将更加普及。