استفاده حرارتی از انرژی زمین گرمایی به معنای بهره برداری از انرژی حرارتی درون زمین است در این حالت، انرژی زمین گرمایی به انرژی الکتریکی تبدیل نمی‎شود بلکه به صورت مستقیم از انرژی حرارتی آن استفاده می گردد. بطور کلی مخازن زمین گرمایی که دمای آنها کمتر از 150 درجه سانتیگراد هستند برای تبدیل به انرژی الکتریکی دارای توجیه اقتصادی بالایی نیستند. لذا این گونه مخازن زمین گرمایی جهت بهره گیری مستقیم از انرژی حرارتی مورد استفاده قرار میگیرند که برخی از این موارد عبارتنداز: تامین گرمایش ساختمانها (گرمایش ناحیه‎ای)، ایجاد استخرهای شنا، مراکز استحمام و حمامهای آبدرمانی، استفاده‎های کشاورزی (عمدتاً در گرمایش گلخانه‎ها و دامداریها)، پرورش آبزیان (فراهم کردن گرمای حوضچه‎ها و کانالهای پرورش ماهی)، فرآیندهای صنعتی و پمپ*های حرارتی(برای گرمایش و تبرید). به طور کلی، درجه حرارت سیال زمین گرمایی مورد نیاز برای استفاده حرارتی به مراتب کمتر از میزان مورد نیاز برای تولید الکتریسته میباشد ولی نرخ استحصال حرارت در این حالت بمراتب بیشتر از تولید الکتریسته است.