ذخیره انرژی حرارتی فصلی (STES) ذخیره گرما یا سرما برای دوره‌هایی تا بیش از چند ماه است. انرژی حرارتی می‌تواند هر موقع موجود است ذخیره‌شده و هرموقع نیاز است استفاده شود (مانند فصل‌های مخالف). برای مثال، گرمای کلکتورهای خورشیدی یا گرمای هدررفته سیستم تهویه را می‌توان در ماه‌های گرم برای گرمایش فضا ذخیره کرد و در مواقع لزوم مانند ماه‌های زمستان استفاده کرد. گرمای هدررفته فرآیند صنعتی را می‌توان به‌صورت مشابه ذخیره و بعدا استفاده کرد. یا می‌توان هوای زمستان را ذخیره و در تابستان برای تهویه استفاده کرد. ذخایر STES می‌توانند به‌عنوان سیستم‌های گرمایشی متمایز عمل کنند. در میان ذخایر فصلی برای گرمایش، دماهای سالیانه اوج طراحی معمولا در محدوده 27 تا 80 درجه سانتی‌گراد هستند. برخی از سیستم‌ها از پمپ حرارتی برای کمک به شارژ و دشارژ ذخیره در مدت کل سیکل استفاده می‌کنند. برای کاربردهای سرمایشی، تنها پمپ‌های چرخشی استفاده می‌شوند. یکی از تکنولوژی‌های کمتر رایج STES، ذخیره انرژی حرارتی میان فصلی است.

   چندین نوع فناوری STES وجود دارد که در کاربردهای مختلف از ساختمان‌های با اندازه کوچک تا شبکه‌های حرارتی متمایز استفاده می‌شوند. عموما، با اندازه، بازده افزایش و هزینه ساخت مشخص کاهش پیدا می‌کنند. در ذیل به برخی از این تکنولوژی‌ها اشاره می‌شود.

• ذخیره انرژی حرارتی زیرزمینی (UTES): شامل زیرمجموعه‌های زیر است:

1. ATES
2. BTES
3. CTES
4. GIITS

• تکنولوژی‌های سطحی و بالای زمین: این تکنولوژی شامل 4 مورد زیر می‌شود:

1. ذخیره در گودال
2. ذخیره حرارتی با آب در ابعاد بزرگ
3. مبدل‌های حرارتی افقی
4. ساختمان‌های زمین محصور در زمین