地温梯度（geothermal gradient）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。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。
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
地温梯度；在地温异常区，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温梯度异常。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。
地温梯度的倒数称地温增温陡度(geothermal degree)，或称地温增温级(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。
地温的直接测量都是在地下条件如坑道、钻井或海底进行。最浅是在地下1米深处测量地温，这是一种简易的地温测量方法，这种地温场的资料可用于发现异常幅度大而且埋藏浅的地热田。直接探测隐伏地下储热构造，往往在10~30米或50~100米浅井内进行地温和
地温梯度测量。这个深度的地温场资料，可以反映不同异常幅度和不同埋藏深度的热储构造。更深的地温场(如300~ 1000米)则用于研究区域构造、深部地热资源和油气田。例如中国华北平原北部地温梯度等值线图上的地温异常，反映了深部地热资源和油气田。
地温法勘探主要测量地表和地壳的天然温度场。象电法和地震勘探一样，地温法也可以用人工造成一个局部温度场，以研究一定地质问题。井中温度扩散法就是一种常用的人工地温法。往井中注入定量热(或冷)水后,过一定时间重复测量全井温度变化，可以研究含水层。这种方法在地下含水层矿化度较高而不能采用常规的盐扩散法时更为有效。往一口井中注入热(或冷)水，而观测周围井温度变化，可以计算含水层导水能力，研究含水层储能空间和储能效率，研究地热田热储的开发寿命等。
地壳的温度场受许多干扰因素影响。地温梯度则与
岩石热导率有关，因而这些资料的应用受地区和时间的限制，而不利于全国或全球的对比。地热流值是一种理想的参数。
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。
自然界的气温变化取决于太阳的光热，由于黄赤交角的存在，造成太阳直射点在地球南北纬23°26′之间往返移动的周年变化，从而引起正午太阳高度的季节变化和昼夜长短的季节变化，造成了各地获得太阳能量多少的季节变化，于是太阳公转则形成四季的更替。而有些奇异的土地却打破了这一自然规律，出现了神奇的现象--冬暖夏凉，这样的地带便叫做地温异常带。