地溫分布表明了地溫在地殼表層的分布狀況，是地球內熱及太陽輻射熱在地殼表層相互作用的結果。但前者為由地球內部源源不斷地向地球表面散發的熱量；后者則僅影響到地球表面的溫度變化，其深度約在10-20m左右或更深些（日變化、年變化及世紀變化等）。因此，形成地殼表層地溫場的主要熱源還是來自地球的內部。地殼表層結構及物質在各地的不均一性導致了地溫在不同地區的差異，從而形成現今的地溫場。形成地溫場的地球內部熱主要來源于以下幾個方面：
 
  1．幔源熱。
 
  在地球形成及演變的過程中，由于放射性元素的蛻變產生大量的熱，積累并貯存在地球的內部巖石圈下部的地幔中，并在這里形成一層可塑的軟流層，地殼就浮在軟流層之上。上地幔軟流層所含的熱量在這里稱為幔源熱，它通過地殼巖石源源不斷地向地面傳導并散發于太空之中，形成了傳導熱流的主要組成部分，它約占傳導熱流量的60%左右。每年地球通過傳導散發的熱量就有10.03x lO20J(Wyllie.p.J，1971)。由此可見地球內部熱在地表散失的熱量是十分巨大的。與地面傳導熱比較，由火山、熱泉等向地面散發的熱量甚小。
 
  2.  放射性元素產生熱。
 
  這是由地殼電所含放射性元素衰變而產生的熱量，它積聚在地殼中，并不斷通過巖石向地表散失，是傳導熱流的重要組成部分，約占傳導熱流的40%。由于各地區地殼中巖石的放射性含量多寡不一，因而由其衰變而產生的熱量也因地而異。
 
  3．  巖漿熱和巖漿體的殘余熱。
 
  在板塊邊界或板內斷塊之間，由俯沖、碰撞、張裂或其他深部地質過程產生了各種物理化學作用（包括溫度、壓力及成分等），使地殼巖石重熔或深部熱物質上涌，形成了熔融巖漿。
 
  這種高溫熱物質將沿著地殼薄弱的地方如深斷裂、拉張的裂縫上升，并以熔巖的形式噴發或溢出地面或海底而形成火山（地面和海底火山），或侵入地殼淺部而形成不同形狀的巖漿體，這些巖漿體有的仍在活動，有的則正在冷卻；它們都含有大量的熱量并向周圍散發。這種熱源就謂之巖漿熱；正在冷凝但尚未冷卻的巖體所放出的熱量，謂之巖漿體的殘余熱。巖漿熱和殘余熱實際上是一種巖漿對流形成的熱源，它在形成局部高溫異常中起著重要作用。這科熱源乃分布于一些特定的地質構造區及規模巨大的深斷裂帶內。
 
  4.  由構造作用產生的機械摩擦熱和化學熱。
 
  二者所產生的熱量是非常微小的，只有在個別地區才具有一定的意義，一般都可以忽略不計。
 
  除上述各種熱源對地溫分布起著重要作用外，尚有在地殼淺部循環著的地下水作為一種附加熱源或冷源，也在干擾著區域地溫分布的狀況。