انرژی زمین‌گرمایی (به انگلیسی: Geothermal energy) به انرژی حرارتی که در پوستهٔ جامد زمین وجود دارد، گفته می‌شود. این‌گونه انرژی اغلب در جهت تولید الکتریسیته زمین‌گرمایی مورد استفاده قرار می‌گیرد، که به چرخه تولید انرژی الکتریکی از انرژی زمین‌گرمایی اطلاق می‌گردد. 

زمین منبع عظیمی از انرژی حرارتی می‎باشد. انرژی حرارتی که در پوسته جامد زمین وجود دارد، انرژی زمین‎گرمایی نامیده می‌شود.

   انرژي حرارتي که در پوسته جامد زمين وجود دارد، انرژي زمين گرمايي ناميده مي شود. مرکز زمين منبع عظيمي از انرژي حرارتي است که به شكل هاي گوناگون از جمله فوران هاي آتشفشاني، آب هاي گرم و يا بواسطه خاصيت رسانايي به سطح آن هدايت مي شوند. طبق فرضيه هاي موجود، زمين توده اي آتشين بوده که بيش از ٤ ميليارد سال پيش شكل گرفته و بتدريج به انجماد و سردي گراييده است و اين سرد شدن همچنان نيز ادامه دارد.

نیروگاه‌های زمین‌گرمایی یا ژئوترمال به واحدهای تبدیل انرژی گفته می‌شود که انرژی خود را از طریق سیال گرم شده از طریق عبور از میان لایه‌های پوسته زمین به دست می‌آورد. اگر نیروگاه‌های زمین گرمایی را با سایر نیروگاه‌های انرژی‌های نو مقایسه کنیم مشاهده می‌کنیم که نیروگاه‌های زمین‌گرمایی به دلیل بالا بودن ضریب دسترسی (85% زمان در سال)، در جهان از اهمیت فراوانی برخوردارند و از این نوع نیروگاه‌ها می‌توان به‌عنوان بار پایه شبکه استفاده نمود.

انواع نیروگاه های تولید برق عبارتند از: نیروگاه دیزلی، نیروگاه گازی، نیروگاه بخاری، نیروگاه سیکل ترکیبی، نیروگاه برق آبی، نیروگاه هسته ای، نیروگاه تلمبه ذخیره ای، نیروگاه خورشیدی، نیروگاه بادی، نیروگاه زمین گرمایی و نیروگاه آبی جذر و مدی

   نیروگاه های زمین گرمایی را می توان بر اساس نوع سیال خروجی از چاه های تولیدی و نیز تجهیزات مورد استفاده در سیکل نیروگاه دسته بندی نمود. بر این اساس نیروگاه های زمین گرمایی را میتوان به سه دسته سیال خروجی چاه بخار، چاه بخار-مایع داغ و چاه مایع داغ تقسیم بندی نمود.

   انرژی زمین گرمایی از بدو پیدایش زمین وجود داشته است. در ابتدا انسان تنها از انرژی زمین گرمایی موجود در چشمه های آب گرم استفاده می کرد اما پس از جنگ جهانی دوم استفاده از انرژی زمین گرمایی به طور صنعتی گسترش یافت.

   اعماق زمین منبع عظیمی از انرژی گرمایی است. این انرژی بر اثر انتقال حرارت هدایت به لایه های بالایی منتقل می گردد. آب های نفوذ کرده به درون زمین در اثر برخورد با این لایه های داغ، به آب داغ و یا بخار داغ تبدیل می شوند.

معمولاً معیارهای اصلی بررسی وضعیت یک نیروگاه، راندمان و Heat Rate نیروگاه است. راندمان نیروگاه به صورت نسبت انرژی الکتریکی تولیدی به انرژی ورودی تعریف می شود که انرژی مصرفی به نیروگاه شامل سوخت مصرفی نیروگاه گازی است.