Proizvodnja geotermalne energije deluje tako, da pridobiva energijo iz toplote globoko v Zemlji. Ponekod, kot so otoki Islandija, Filipini in Japonska, so geotermalni vrelci pogosti, zaradi česar je energija lahko dostopna. Na drugih mestih je dovolj toplote le več kot milje (1.6 km) pod površjem, zaradi česar je pridobivanje geotermalne energije nepraktično. Luknje, izkopane do te ravni kjer koli, se običajno lahko uporabijo za proizvodnjo geotermalne energije.
Prva postaja za proizvodnjo geotermalne energije je bila zgrajena 4. julija 1904 na polju suhe pare Larderello v Italiji in jo je preizkusil princ Piero Ginori Conti, s čimer je bila uporaba geotermalne energije stara nekaj več kot stoletje. Kljub temu proizvodnja geotermalne energije ni glavni vir energije po vsem svetu, saj predstavlja le približno 0.1 % svetovne energije ali zmogljivost okoli 100 gigavatov. Geotermalno energijo obsežno uporabljajo le države Filipini in Islandija, kjer predstavljajo 15-20 % proizvodnje električne energije.
Najpogostejši način delovanja geotermalne elektrarne je binarni cikel, pri katerem se zmerno vroča voda iz plitvih geotermalnih virov toplote pretaka po ceveh, imenovanih toplotni izmenjevalnik, ki vsebuje sekundarno tekočino – običajno butan ali pentanski ogljikovodik – z vreliščem veliko. nižje od vode. Toplota povzroči, da sekundarna tekočina utripa v paro, ki poganja turbine, ki proizvajajo električno energijo. Tekočina se nato ponovno kondenzira in uporablja za več ciklov. Tlak sekundarne tekočine je običajno precej visok, okoli 500 PSI.
Geotermalna energija vroče suhe kamnine je druga vrsta pridobivanja geotermalne energije; ta metoda črpa vodo globoko v Zemljo in jo spravi v stik z vročo, suho kamnino, zaradi česar je metoda dobila ime. Kamnina segreva vodo, ki jo nato izčrpamo in uporabimo bodisi neposredno s parnimi turbinami bodisi črpamo skozi sistem binarnega cikla. Znane tudi kot izboljšani geotermalni sistemi, imajo te rastline življenjsko dobo približno 20 do 30 let, preden se kamnina preveč ohladi, da bi bila naprava ekonomična. Popolna toplota se povrne v 50-100 letih.
Druga vrsta pridobivanja geotermalne energije so elektrarne na bliskovno paro. Te rastline črpajo vročo vodo pod visokim pritiskom iz globine Zemlje navzgor v rezervoarje, kjer padec tlaka povzroči, da voda poči v paro, ki se nato uporablja za vrtenje turbin. Ena najstarejših vrst je neposredna toplota, ki vleče toplo vodo iz bližine zemeljskega površja v cevi za ogrevanje stavb, ogrevanje vode za ribogojstvo, gojenje rastlin v rastlinjakih, pasterizacijo mleka itd. To deluje samo na območjih, kjer je dovolj vroče. voda je na voljo blizu površine.