理论地热学（theoretical geothermics）重点探索特定地质体的壳幔热结构、深部热状态和岩石圈构造热演化的形成机理和控制因素等地学基础理论课题。应强调指出,理论地热学虽与其他地球物理学分支在地球物质的物性研究方面有共通之处,岩石传输热量的能力--热导率,可与岩石传输地震波的能力--波速,壳幔物质的密度、磁化率和电导率相比拟,但并未构成类似于波速场、重力场、磁场、电场等的物性场,而代之形成以温度为场量的热场(或温度场)。温度场具有环境场属性和动态演变两项特征。作为环境因素,温度变化不仅引起岩石热导率自身的增减,而且导致波速、密度、磁化率、电导率等物性参数作相应变化,说明热场既是综合地球物理场的组成部分,又与重、磁、电、震等物性场有别；就动态演变而言,地球内的热量总是从高温区向低温区以传导、对流和辐射三种方式作动态传输,它既可反映某特定时刻壳幔物质的温度分布结构和所处的热状态,又可追溯其一定的动态演化历史。可见理论地热学作为地球物理学的一个新学科分支,兼具物性场和环境场、静态展布和动态演变等双重特性,学科发展潜力巨大。理论地热学最基本的物理参数是热流密度(通常简称热流),它是融热物性一热量一温度于一体的综合地热学参数。