Con il termine geotermia, si intende comunemente la tecnologia che utilizza il sottosuolo quale serbatoio termico per riscaldare e raffrescare gli edifici e per la produzione di acqua calda sanitaria.
Pertanto geotermia significa calore dalla terra, ossia l’energia termica immagazzinata nel sottosuolo del nostro pianeta, e che nella crosta terrestre aumenta in maniera proporzionale man mano che si scende in profondità.
Per non confonderla con la geotermia classica (quella dei sottosuoli caldi utilizzati per riscaldamento diretto o per la produzione di corrente elettrica), la geotermia utilizzata per la climatizzazione viene definita "geotermia a bassa entalpia". 

E' naturalmente legata a quei territori dove vi sono fenomeni geotermici (in Italia si evidenziano come "zone calde" la Toscana, il Lazio, la Sardegna, la Sicilia, alcune zone del Veneto, dell'Emilia Romagna e della Lombardia) dove il calore che si propaga fino alle rocce prossime alla superficie può essere sfruttato per produrre energia elettrica attraverso una turbina a vapore, oppure utilizzato per il riscaldamento per gli usi residenziali e industriali.
In Italia lo sfruttamento della risorsa geotermica è ancora limitato, alla Toscana e all'alto Lazio con una capacità totale installata a fine 2007 di 723 MW, e una produzione di elettricità di 5.248 GWh pari all'1,74% della produzione elettrica nazionale.

A pochi metri di profondità dalla superficie terrestre il sottosuolo mantiene una temperatura in prima approssimazione costante per tutto l’anno e questo ci permette di estrarre calore d’inverno per riscaldare un ambiente e di cedere calore durante l’estate per rinfrescare lo stesso ambiente.
Sfruttando questo principio, lo scambio di calore viene realizzato con pompe di calore abbinate a sonde geotermiche che permettono di riscaldare e rinfrescare gli edifici con un unico impianto e assicurano un alto grado di rendimento sull’arco dell’intera stagione, con un fabbisogno di energia elettrica contenuto rispetto alle prestazioni. Non è neppure necessario (nel caso di impianto a sonde verticali) alcun apporto termico esterno (per esempio una caldaia a metano) per coprire le punte invernali. 

Un impianto geotermico è costituito:

La tabella a lato evidenzia le differenze nel rendimento termico di alcuni tipi di sottosuolo per le sonde geotermiche verticali. Approssimativamente, si può considerare che le sonde geotermiche estraggono una quantità specifica per ogni metro di lunghezza (in profondità):

• più alta e maggiore è la conducibilità termica del sottosuolo,

• più alta e maggiore è la quantità estratta.

Il tipo di sottosuolo gioca un ruolo importante e la conoscenza delle sue caratteristiche termiche e idrogeologiche è determinante per il corretto dimensionamento dell’impianto. A tale riguardo, è necessario premettere che:

• Non tutti i tipi di rocce e di terreni dimostrano lo stesso rendimento termico.
• Le installazioni di impianti a circuito aperto necessitano della presenza di acque di falda in quantità soddisfacenti.

Sottosuolo	Rendimento (W/m)
Sottosuolo non buono (terreno asciutto)	20
Roccia o terreno umido	50
Roccia con alta conducibilità	70
Ghiaia e sabbia asciutta	< 20
Ghiaia e sabbia satura	55 - 65
Argilla, limo umido	30 - 40
Roccia calcarea	45 - 60
Areanaria	55 - 65
Granito	55 - 70
Gneiss	60 - 70