Der TRT wird an einer Erdwärmesonde durchgeführt. Dabei werden an die jeweilige Sonde eine Umwälzpumpe, ein Heizelement sowie Sensoren zur Aufzeichnung der Vor- und Rücklauftemperatur angebracht. Das Fluid (i.d.R. Wasser) wird im ersten Schritt im Kreis gepumpt, bis es die ungestörte Untergrundtemperatur angenommen hat. Ist dieser Zustand erreicht wird das Heizelement zugeschaltet, um das Wasser zu erwärmen. Das erwärmte Wasser strömt nun durch die Erdwärmesonde und kühlt sich dabei ab. Bei Austritt aus der Sonde wird die Wassertemperatur gemessen, bevor das Wasser wieder zum Heizelement läuft und sich der Vorgang wiederholt.
Ein TRT dauert oft mehrere Tage. Zur Auswertung steht geeignete Software zur Verfügung. Die Aussagefähigkeit kann verbessert werden, wenn Temperaturen nicht nur am Bohrlochkopf, sondern längs der Bohrung teufenabhängig gemessen werden (Enhanced TRT).
Der TRT geht davon aus, dass die Parameter, die die Vorgänge beim Aufheizen bestimmen, dieselben sind wie beim Abkühlen (Wärmeentzug). Ein TRT mit einer Kühlanlage (anstelle der Heizung) wäre ungleich aufwändiger bei denselben Ergebnissen.
Eine Variante ist der 'advanced' TRT, bei dem die Temperaturen entlang der Bohrung kontinuierlich mit einem Glasfaserkabel gemessen werden. Hier sind dann teufenabhängige Parameterbestimmungen möglich, während der klassische TRT nur einen Durchschnittswert für die gesamte Bohrung ergibt.