地殼表層的溫度常隨外界溫度變化而有日變化和年變化，但從地表向下到達一定深度後，其溫度不再隨外界變化，這一深度叫常溫層，它的深度各地不一，在我國北方約在30m左右。在常溫層以下，低溫隨深度而增加，此增溫規律可用地溫梯度或地下增溫率來表示。地溫梯度即每深100m所增加的溫度，單位是℃/100m，其平均值是3℃/100m；地下增溫率即溫度每增加1℃時所增加的深度，單位是m/℃，其平均值是33m/℃。地溫增溫的規律只適用於地球的地殼部分或岩石圈。又稱“地熱梯度”，

表示地球內部溫度不均勻分佈程度的引數。一般埋深越深處的溫度值越高，以每百米垂直深度上增加的℃數表示。不同地點地溫梯度值不同，通常為(1—3)℃／百米，火山活動區較高。

一般情況下，地面以下隨深度增加溫度增加。地溫梯度又稱地熱梯度、地熱增溫率。指地球不受大氣溫度影響的地層溫度隨深度增加的增長率。在實際工作中，通常用每深100米或1千米的溫度增加值來表示地熱梯度。

在實際工作中，通常用每深100米或1千米的溫度增加值來表示地熱梯度;在地熱異常區，也常用每深10米或1米的溫度增加值來表示地熱梯度。地殼的近似平均地熱梯度是每千米25℃，大於這個數字就叫做地熱梯度異常。近地表處的地熱梯度則因地而異，其大小與所在地區的大地熱流量成正比，與熱流所經巖體的熱導率成反比。因此，地熱梯度的區域性變化可能來源於熱流量的變化，也可能來源於近地表巖體的熱導率的變化。而在整個地球內部，地溫梯度隨深度的增加逐漸降低。

地熱梯度的方向一般指向溫度增加的方向，稱正梯度。如果溫度向下即隨深度的增加反而降低時，稱負梯度。熱田鑽孔穿透熱儲層後，常出現負梯度。

地溫梯度異常可以用來研究地質構造的特徵，同時對研究礦產(金，石油等)的形成與分佈也有重要作用。

地熱梯度的倒數稱地熱增溫陡度(geothermal degree)，或稱地熱增溫級(geothermal degree)，其物理意義可以理解為溫度相差1℃時兩個等溫面之間的距離。