关于地热的成因，有重力分异（gravitative differentiation）说与放射热（radioactive heat）说等假说。

 （1）重力分异说认为，地球由冷的星际物质相互吸引聚集而成。在地球形成的早期有大量星际物质向地球坠落，撞击释放出的动能转化成热能。

 同时，地球在变得越来越致密的过程中，内部物质按密度进行分异，重者下沉，轻者上浮，位能便转化成为热能。这两种热源都使地球增温。其中部分热量已散失，部分热量则储集在地球内部。

 （2）放射热说认为，地球的内热是由放射性元素衰变而产生的。放射出来的α、β粒子与γ射线被周围的物质吸收转变为热，从而提高了物质的温度。据侯德封等计算，235U的生成热为13.52J/（g?a），238U为3.10J/（g·a），232Th为0.84J/（g?a），40K为0.92J/（g?a），目前地壳中U、Th、K的平均含量分别是2.5×10-6、1.3×10-6、2.5%。因此，因放射性衰变所产生热量以整个地壳计，为12.64×1020J/a，以整个地球计为16.62×1020J/a。考虑到地球中许多中、短半衰期的放射性元素已衰变殆尽，而长半衰期放射性元素的含量也在不断减少，因而估计，45亿年前放射性元素的生热量比现在至少大4～5倍。

 因为放射性元素在花岗岩中的含量较高，在中性岩及基性岩中较低，在超基性岩最低。而地壳平均成分相当于中酸性火成岩，地幔成分相当于超基性岩，地核成分则为Fe、Ni金属。因而放射性生成热主要集中在地壳，地幔中较少，在地核中甚微。这是地热增温率随着深度加大而明显减小的一个原因。此外，由于地壳及地幔上部物质在水平方向上分布不均匀，而且物质的分布状况在不断改变，各处生成的热量不一致，这就是大地热流和地热梯度各处不同的原因。