地壳表层的温度常随外界温度变化而有日变化和年变化，但从地表向下到达一定深度后，其温度不再随外界变化，这一深度叫常温层，它的深度各地不一，在我国北方约在30m左右。在常温层以下，低温随深度而增加，此增温规律可用地温梯度或地下增温率来表示。地温梯度即每深100m所增加的温度，单位是℃/100m，其平均值是3℃/100m；地下增温率即温度每增加1℃时所增加的深度，单位是m/℃，其平均值是33m/℃。地温增温的规律只适用于地球的地壳部分或岩石圈。又称“地热梯度”，
表示地球内部温度不均匀分布程度的参数。一般埋深越深处的温度值越高，以每百米垂直深度上增加的℃数表示。不同地点地温梯度值不同，通常为(1—3)℃／百米，火山活动区较高。
一般情况下，地面以下随深度增加温度增加。地温梯度又称地热梯度、地热增温率。指地球不受大气温度影响的地层温度随深度增加的增长率。在实际工作中，通常用每深100米或1千米的温度增加值来表示地热梯度。
在实际工作中，通常用每深100米或1千米的温度增加值来表示地热梯度;在地热异常区，也常用每深10米或1米的温度增加值来表示地热梯度。地壳的近似平均地热梯度是每千米25℃，大于这个数字就叫做地热梯度异常。近地表处的地热梯度则因地而异，其大小与所在地区的大地热流量成正比，与热流所经岩体的热导率成反比。因此，地热梯度的区域性变化可能来源于热流量的变化，也可能来源于近地表岩体的热导率的变化。而在整个地球内部，地温梯度随深度的增加逐渐降低。
地热梯度的方向一般指向温度增加的方向，称正梯度。如果温度向下即随深度的增加反而降低时，称负梯度。热田钻孔穿透热储层后，常出现负梯度。
地温梯度异常可以用来研究地质构造的特征，同时对研究矿产(金，石油等)的形成与分布也有重要作用。
地热梯度的倒数称地热增温陡度(geothermal degree)，或称地热增温级(geothermal degree)，其物理意义可以理解为温度相差1℃时两个等温面之间的距离。