Тепловой режим Земли формируется под влиянием различных источников тепловой энергии – внешних (космос) и внутренних (планетарные).
Внешние (космические) источники тепла – солнце, луна, звезды, космические лучи. Основным является солнце. Именно солнечная энергия и сила тяжести определяют круговорот воды (гидрологический). Земля поглощает в среднем 6,9·109 Дж/см2 в год радиационного тепла; 35,7% теряется на длиноволновое излучение, 10,8% уходит в атмосферу, 53,5% расходуется на испарение. Тепловой баланс поверхности Земли положительный, т.е. приход тепла превышает расход. Это предопределяет влияние инсоляции на гидрогеотермические условия верхних слоев Земной коры, которая менялась во времени и пространстве (смена климатов на Земле). Значительную роль в перераспределении солнечного тепла играют крупные поверхностные водоемы, где активный теплообмен приводит к охлаждению толщ пород под их дном на значительную глубину. Радиация меняется от широты.
Внутренние источники тепла – ранее связывали с остыванием планеты. Другие, наоборот, считают, что Земля разогревается. Значительную роль сыграло открытие радиоактивности. Даже считали, что радиоактивное тепло является основным источником. Однако расчеты показали, что подкоровые толщи Земли практически не содержат радиоактивных элементов. Потоки же тепла под океаном и на континентах практически равны. По современным представлениям глубинное тепло складывается из многочисленных источников (упругая энергия сжатой планеты, энергия гравитационной дифференциации, колебания скорости вращения Земли и др.), каждый из которых одного порядка с радиогенным теплом. Не следует исключать роль физико-химических процессов ядра и мантии, а также тепловой эффект геологических процессов. Например, Ж. Гогель (1978) оценил тектонические процессы в 3·1025 эрг/год.