Геотермический градиент — физическая величина, описывающая прирост температуры горных пород в °С на определенном участке земной толщи. Математически выражается изменением температуры, приходящимся на единицу глубины. В геологии при расчете геотермического градиента за единицу глубины приняты 100 метров. В различных участках и на разных глубинах геотермический градиент непостоянен и определяется составом горных пород, их физическим состоянием и теплопроводностью, плотностью теплового потока, близостью к интрузиям и другими факторами. Обычно геотермический колеблется от 0,5 — 1 до 20 °С и в среднем составляет около 3 °С на 100 метров.

Большую роль в исследовании геотермического градиента сыграла Кольская скважина. При её заложении расчёты велись в соответствии с 10 °C на километр. Проектная глубина Кольской скважины была 15 км. Соответственно, это означало, что ожидаемая температура была порядка 150 °C. Однако, градиент 10 °C/км был только до трёх километров, а дальше градиент стал увеличиваться таким образом, что на глубине 12 км температура составляла 220 °C. Предполагается, что на проектной глубине температура составит 280 °C.

Помимо общетеоретического значения описание геотермического градиента имеет значительный практический смысл, особенно в свете ожидаемого глобального топливно-сырьевого кризиса. Значение геотермического градиента окажет решающую роль на распространение геотермальной энергетики.