同位素地热温标（isotopic geothemlometer）是指根据同位素分馏平衡与温度的相关关系，计算地热系统的深部温度。同位素分馏达到平衡的时间要比化学平衡的时间长得多，因此同位素温标可以指示地热系统的深部温度。同位素地热温标是地热蒸气系统唯一可用的温标，因为热水含气量很低，尤其是CH4，采集和分离都很困难，因此目前它还很难用于热水系统。热水系统的最佳同位素温标是水和水溶SO4^2- 间的氧同位素分馏，分馏平衡在低达95℃的热储中即可达到，而且在超过300℃的热储中达成氧同位素分馏平衡的热水在上升至地表的过程中也不容易出现再平衡。沸泉由于存在蒸气损耗，应用氧同位素地热温标时要作校正。