Maalämmöntuotanto toimii ottamalla energiaa lämmöstä syvälle maan sisälle. Joissakin paikoissa, kuten Islannin saarilla, Filippiineillä ja Japanissa, geotermiset kuumat lähteet ovat yleisiä, mikä tekee energiasta helposti saatavilla. Muissa paikoissa riittävästi lämpöä löytyy vain yli kilometrin (1.6 km) pinnan alapuolelta, mikä tekee maalämpöeristyksen epäkäytännölliseksi. Tähän tasoon kaivetut reiät missä tahansa voidaan yleensä käyttää geotermisen energian tuottamiseen.
Ensimmäinen geotermisen sähköntuotannon asema rakennettiin 4. heinäkuuta 1904 Larderellon kuivahöyrykenttään Italiassa, ja prinssi Piero Ginori Conti testasi sen hyödyntämällä maalämmöntuotantoa hieman yli sadan vuoden ajan. Silti geoterminen sähköntuotanto ei ole merkittävä energialähde maailmanlaajuisesti, vaan se muodostaa vain noin 0.1% maailmanlaajuisesta energiasta tai noin 100 gigawatin kapasiteetista. Geotermistä energiaa käyttävät laajasti vain Filippiinien maat ja Islanti, joissa ne muodostavat 15-20% sähköntuotannosta.
Maalämpölaitoksen yleisin toimintatapa on binäärikierto, jossa matalista geotermisistä lämmönlähteistä peräisin oleva kohtuullisen kuuma vesi johdetaan putkien yli, joita kutsutaan lämmönvaihtimiksi ja joka sisältää toissijaista nestettä – tyypillisesti butaani- tai pentaanihiilivetyä – jonka kiehumispiste on paljon alempi kuin vesi. Lämpö saa sekundäärisen nesteen leimahtamaan höyryksi, mikä ajaa sähköä tuottavia turbiineja. Neste tiivistetään sitten uudelleen ja sitä käytetään useampia jaksoja. Toissijaisen nesteen paine on yleensä melko korkea, noin 500 PSI.
Kuivan kuivan kiven geoterminen energia on toinen geotermisen energian tuotantotyyppi; tämä menetelmä pumppaa vettä syvälle maahan ja saa sen kosketuksiin kuuman, kuivan kiven kanssa, joka antaa menetelmän nimen. Kivi lämmittää veden, joka pumpataan sitten ulos ja käytetään joko suoraan höyryturbiinien kanssa tai pumpataan binaarijärjestelmän läpi. Näiden laitosten käyttöikä on noin 20–30 vuotta, ennen kuin kivi jäähtyy liian pitkälle, jotta laitos olisi taloudellinen. Täysi lämpö palautuu 50-100 vuodessa.
Toinen geotermisen sähkön tuotantotyyppi on flash -höyrylaitokset. Nämä kasvit vetävät kuumaa, korkeapaineista vettä maan syvältä ylös säiliöihin, joissa painehäviö aiheuttaa veden puhkeamisen höyryksi, jota käytetään sitten turbiinien kääntämiseen. Yksi vanhimmista tyypeistä on suora lämpö, joka vetää kuumaa vettä maapallon läheltä putkiin rakennusten lämmittämiseen, veden lämmittämiseen kalankasvatukseen, kasvien kasvattamiseen kasvihuoneissa, pastorin maitoon jne. Tämä toimii vain alueilla, joilla on riittävästi kuumaa vettä on saatavilla pinnan lähellä.