Les sources chaudes ou l'élévation de la température dans les mines indiquent que la température croît en profondeur (gradient géothermique).

Cette énergie vient de la désintégration des éléments radioactifs présents dans le globe terrestre, ou des collisions ayant formées notre planète.

Les transferts thermiques se font par conduction et(ou) par convection. La convection transfère rapidement une quantité importante d'énergie, mais elle ne peut se mettre en place que dans un milieu suffisamment ductile.

Les études sismiques permettent d'estimer la température pour certaines profondeurs et donc de supposer une évolution entre ces points. Ainsi, le manteau étant constitué de péridotites solides, sa température ne peut excéder 4 000°C; le noyau externe étant constitué de fer et de nickel liquide, sa température est supérieure à 1 800 °C. A 670 km de profondeur, le changement de structure de l'olivine de la péridotite se fait à 1 600° C; à 5 100 km de profondeur, la cristallisation du noyau se fait vers 4 725°C. La frontière lithosphère/asthénosphère correspond à l'isotherme 1 300°C.

Cette analyse révèle que le gradient est plus faible dans le manteau et le noyau (0,3 à 0,55°C par km) que dans la croûte (10 à 30 °C par km). Les transferts sont donc plus efficaces dans le noyau et le manteau que dans la croûte.

Le manteau est donc animé de mouvements de convection. Dans la lithosphère, les transferts se font uniquement par conduction.

La tomographie sismique révèle des anomalies de vitesse par rapport au modèle PREM. Celles-ci sont interprétées comme des hétérogénéités thermiques au sein du manteau.