Источником геотермальной энергии является природное тепло Земли. Геотермальные ресурсы разделяются на низкотемпературные (менее 90-100°С), среднетемпературные (от 90-100°С до 150°С) и высокотемпературные (выше 150°С). Наиболее высокотемпературные ресурсы обычно используются для производства электроэнергии. Низко- и среднетемпературные ресурсы могут быть использованы непосредственно или при помощи тепловых насосов. Непосредственное использование включает подогрев воды (без тепловых насосов и электростанций) для технологических процессов, отопление зданий и теплиц, аквакультуру (разведение рыбы), устройство курортов. Проекты непосредственного использования обычно эксплуатируют источники с температурами от 38 до 149 °С. Тепловые насосы используют почву или грунтовые воды в качестве источника тепла зимой и в качестве стока тепла летом. Используя ресурсы с температурами 4-38°С, тепловые насосы зимой передают тепло почвы дому, а летом - тепло дома почве.

Крупномасштабное промышленное использование геотермальной энергии возможно в тех местах, где потоки природного тепла Земли подходят к поверхности достаточно близко для того, чтобы вынести на поверхность пар или горячую воду. Чаще всего такие места расположены на краях кристаллических щитов или в зонах разломов; обычно они характеризуются наличием вулканов, горячих источников и других геотермальных явлений.

Разведка геотермальных ресурсов была начата в Советском Союзе в 1957 году, когда были пробурены первые скважины на геотермальном месторождении Паужетка на Камчатке. В настоящее время российский геотермальный потенциал в основном разведан, причем обнаружено значительное число термальных месторождений. Полуостров Камчатка и Курильские острова сейсмически активны и обладают наибольшими геотермальными ресурсами. На Камчатке находятся 127 вулканов, причем 22 из них - действующие. Здесь же находятся около 150 групп термальных источников и 11 высокотемпературных гидротермальных систем. Другие районы России также обладают значительными геотермальными ресурсами с температурами от 50 до 200 °С, залегающими на глубинах от 200 до 3000 метров. Эти территории включают Северный Кавказ, Дагестан, Центральную Россию, Западно-Сибирскую равнину, район озера Байкал, Красноярский край, Чукотку и Сахалин (см. Рис. 5). Кроме того, некоторые ресурсы доступны в пределах Восточноевропейской и Сибирской платформ, на Урале, Алтае и в Саянах, а так же в Охотско-Чукотском вулканическом поясе. В этих районах на глубинах около 3 километров залегают межгранулярные и трещинные гидротермальные системы с температурами 50-70 °С.

Энергетический потенциал геотермальных ресурсов, залегающих на глубинах до 3 км составляет, по оценкам русских специалистов, 180 млн. т.у.т. в год. Из этого потенциала около 20 млн. т.у.т пригодны для освоения. Экономический потенциал ресурсов теплоэнергетических вод и пароводяных смесей оценивается в 115 млн. т.у.т в год при использовании геоциркулярной технологии. По оценке Олега Поварова, из геотермальной энергии теоретически может быть получено 16,9 мрд. КВт-час или почти 2 % производства электроэнергии в России.