Bei der hydrothermalen Geothermie (zwischen 1.500 und 3.000 Metern Tiefe) werden heiße Tiefenwässer gefördert. Das in diesem natürlichen Reservoir zirkulierende Thermalwasser kann je nach Förderrate und Temperatur zur Erzeugung von Strom und Wärme oder lediglich Wärme genutzt werden.

Voraussetzung für ein hydrothermales System ist das Vorhandensein einer ergiebigen wasserführenden Gesteinsschicht (Nutzhorizont), welche eine möglichst weite vertikale und laterale Verbreitung aufweisen sollte, um eine langfristige Nutzung zu gewährleisten.

Hydrothermale Lagerstätten werden mit mindestens einer Bohrung erschlossen. In diesem Fall wird das Thermalwasser nicht nur thermisch sondern auch materiell genutzt, zum Beispiel zur Trinkwasserversorgung und zum Badebetrieb.

Aus der Notwendigkeit ein Reservoir nachhaltig zu betreiben, wird jedoch im überwiegenden Teil der Fälle das abgekühlte Thermalwasser wieder injiziert. Dort, wo im Thermalwasser Inhaltsstoffe in größerer Menge gelöst sind, muss in jedem Fall eine Injektion  vorgesehen werden. Eine so genannte Dublette  kann mit einer weiteren Förder- oder Injektionsbohrung zu einer Triplette modifiziert werden. Abgelenkte Bohrpfade ermöglichen das Niederbringen verschiedener Bohrungen innerhalb eines kleinen Kraftwerkgeländes unter Vermeidung des geothermischen Kurzschlusses. Mehr als vier Bohrungen lassen sich jedoch nicht sinnvoll von einem Bohrplatz aus niederbringen.

In Deutschland kommen für eine hydrothermale Geothermienutzung drei Gebiete in Frage:

• Nordostdeutschland (Mecklenburg-Vorpommern)
• Süddeutschland zwischen Donau und Alpen (Molassebecken)
• Oberrheingraben