Von Tiefengeothermie spricht man, wenn die Wärme des Erdinneren aus tieferen Schichten genutzt wird. Unter tieferen Schichten sind hier Tiefen von oftmals deutlich mehr als einem Kilometer zu verstehen, also Schichten in denen bereits eine relativ hohe Temperatur vorliegt.
Eine Ausnahme, bei denen man auch bei geringeren Erdtiefen von Tiefengeothermie sprechen kann, bilden geologische Anomalien, wie zum Beispiel Orte in denen oberflächennahe Heißwasseraquifere vorliegen.

Die Wärmeenergie, die im Erdinnern vorliegt, kann man auf direkte oder auf indirekte Weise nutzen:

a) Direkte Nutzung der Erdwärme

Besonders in den Fällen, in denen oben angesprochene geologische Anomalien vorliegen, kann man die Erdwärme sehr gut auf direktem Wege nutzen, um zum Beispiel Warmwasser zu bereiten oder Gebäude zu beheizen.
Die direkte Nutzung der Erdwärme wäre rein theoretisch an jedem Ort der Erde möglich. Man müßte lediglich Sonden sehr tief in die Erde einbringen, um in Erdschichten zu gelangen, in der die Temperaturen ausreichend hoch sind, um mittels einfacher Wärmetauschsysteme die Wärme direkt nutzen zu können.
Wirtschaftlich lohnend ist diese Vorgehensweise allerdings nur, wenn keine zu tiefen Bohrungen erforderlich sind und günstige geologische Voraussetzungen bestehen.

b) Indirekte Nutzung der Erdwärme

Bei der indirekten Nutzung der Wärmeenergie im Inneren der Erde wird diese Energieform in elektrischen Strom umgewandelt.
Damit dieses möglich ist, ist ein Temperaturniveau von mindestens 100 Grad Celsius nötig, um über die Erdwärme mittels eines Wärmetauschers soviel Wärmeenergie zu erhalten, dass ein Fluid verdampft werden kann.
Über den entstandenen Dampf werden dann Turbinen zur Stromerzeugung angetrieben.
Ob die Stromerzeugung über die Nutzung von Erdwärme wirtschaftlich sein kann, hängt zum Einen von der Tiefe in der das erforderliche Temperaturniveau vorliegt ab und zum Anderen von der geologischen Beschaffenheit des Geländes.

In Deutschland findet Tiefengeothermie zwar kaum Anwendung, in Ländern mit günstigen geologischen Voraussetzungen, wie zum Beispiel: Island, Italien oder den USA, ist die Stromerzeugung über -Tiefe Geothermie- allerdings ein wichtiger Bestandteil der Energieversorgung.