Geoterminis šildymas naudoja natūralią šiluminę energiją iš žemės plutos vandens ir patalpų šildymui. Šis šildymo būdas yra giriamas dėl energijos vartojimo efektyvumo, taršos trūkumo ir finansinės naudos. Tokios vietovės kaip Islandija, kurioje gausu geoterminių šaltinių, vadinamos karštaisiais taškais, gali laisvai naudoti energiją šildymui. Regionuose, kuriuose nėra karštųjų taškų, galima šildyti ir geoterminį šildymą, tačiau naudojant geoterminį šilumos siurblį.
Iš pradžių šiluma Žemėje buvo sukurta formuojantis planetai dėl meteoritų smūgio energijos ir suspaudimo šilumos. Šiandien suspaudimo šiluma Žemės šerdyje ir radioaktyviųjų medžiagų skilimas Žemės mantijoje ir toliau gamina šilumą. Karštieji taškai, kur Žemės paviršiuje yra tankesnės šilumos kišenės, atsiranda, kai magma yra arčiau paviršiaus ir dažniausiai yra pažymėta ugnikalnių.
Puikus karštosios vietos pavyzdys – Islandija įkūrė geotermines elektrines, paverčiančias šilumą elektra, ir naudoja centralizuotą šildymą vandeniui ir erdvei šildyti daugelyje pastatų. Geoterminis centralizuotas šildymas ima šilumą iš karšto taško vietos ir izoliuotais vamzdžiais paskirsto karštą vandenį ar garą pastatams. Šio metodo forma buvo naudojama nuo Romos imperijos, kuri naudojo geoterminę šilumą savo kurortuose ir kai kuriuose pastatuose.
Kad geoterminis šildymas būtų įmanomas vietovėse, kuriose nėra karšto taško pranašumų, reikia naudoti siurblį. Daugumoje vietų Žemėje temperatūra palaikoma nuo penkiasdešimt iki penkiasdešimt penkių laipsnių pagal Farenheitą (50–54 °F, 0–12 °C) žemiau paviršiaus, nepaisant aukščiau esančio oro. Geoterminio šildymo siurblys naudoja šią pastovią temperatūrą patalpų ir vandens šildymui bei vėsinimui pastate, paprastai gyvenamajame name.
Po namu esančioje kilpoje yra sumontuota daugybė vamzdžių ir perpumpuojamas atvėsęs vanduo. Vanduo, eidamas per žemę, praleidžia šilumą, kuri vėliau išgaunama po namu esančiame šilumokaityje. Šiluma, kurią šilumokaitis ištraukia iš vandens, ir šiluma, susidaranti kaip šalutinis šilumokaičio darbo produktas, panaudojama namui šildyti. Kai kilpa apverčiama ir pašildytas vanduo pumpuojamas per žemę, kad būtų prarasta šiluma santykinai vėsesnėje dirvoje, sistema gali būti naudojama namui vėsinti. Geoterminis šildymas sunaudoja daug mažiau energijos nei elektrinis šildymas ir vėsinimas arba oro šilumos siurblys.
Geoterminis šildymas švenčiamas dėl kelių aplinkosaugos ir finansinių priežasčių. Šis šildymo būdas naudoja energiją iš atsinaujinančių šaltinių ir sukuria mažiau taršos, būdingos deginant iškastinį kurą. Žvelgiant iš finansinės perspektyvos, geoterminio šildymo sistemos reikalauja mažiau priežiūros, tarnauja dešimtmečius, padidina pastato vertę ir sumažina išlaidas, paprastai susikaupiančias mėnesinėse sąskaitose už naftą ar elektrą. Tačiau pradinis sistemos įrengimas gali būti labai brangus ir reikalauja pakankamai žinių apie vietos geologiją, kad nebūtų užterštas gruntinis vanduo ir nepažeistas dirvožemio vientisumas. Geoterminio šildymo siurbliams taip pat reikalinga elektros energija, kad siurbliai veiktų, todėl dažnai reikia deginti iškastinį kurą, o vamzdžiais tekančiame vandenyje gali būti naudojamas toksiškas aušinimo skystis.