Der terrestrische Wärmestrom bezeichnet den zur Erdoberfläche gerichteten Wärmetransport aus dem Erdinneren. Die treibende Kraft ist dabei das Temperaturgefälle vom rund 5.000-7.000 °C heißen Erdkern zur durchschnittlich 15 °C "kühlen" Erdoberfläche. Der Wärmetransport erfolgt zum einen über die Mechanismen der Wärmeleitung (Konduktion) innerhalb des festen Gesteins und zum anderen über Konvektion wie bei aufsteigenden Thermalwässern.

In der Geothermie stellt der terrestrische Wärmestrom eine wichtige Größe zur Berechnung des Wärmenachschubs aus dem Erdinneren dar. Aus ihm ergibt sich der so genannte geothermische Gradient, der die Temperaturzunahme in der Tiefe bezeichnet. Die natürliche mittlere Wärmestromdichte an der Erdoberfläche beträgt 65 mW/m². Dies entspricht einem mittleren geothermischen Gradienten von 3 °C pro 100 Meter. Dieser Mittelwert gilt auch für große Teile des Untergrundes in Deutschland. Je nach vorliegender geologischer Situation können diese Werte jedoch sehr unterschiedlich ausfallen. So beträgt der geothermische Gradient in der südlichen Eifel etwa 2,6 – 2,7 °C/100 m und im bayrischen Voralpenland (Molasse) etwa 3,5 – 4,5 °C/100 m (siehe Grafik). Im Oberrheingraben können sogar Maximalwerte von 7-9 °C/100 m erreicht werden. Weltweit sind in vulkanisch aktiven Zonen auch geothermische Gradienten von 10 – 20 °C/100 m oder höher keine Seltenheit.