La géothermie en France est utilisée soit directement pour des usages thermiques (chauffage de locaux, chaleur industrielle, activités balnéaires), soit pour la production d'électricité en Guadeloupe (centrale géothermique de Bouillante) et en Alsace à Soultz-sous-Forêts (Centrale géothermique de Rittershoffen).
En France, la géothermie sur nappe (basse et moyenne énergie) est installée depuis les années 1980, principalement en Île-de-France, et fournit de la chaleur à environ équivalents logements. L'Île-de-France compte pour 58 sur 78 des installations de réseaux de chaleur urbains. Par ailleurs, de nombreux équipements collectifs (piscine, gymnase) et scolaires (collège, lycée) sont chauffés grâce à la géothermie sur nappe sur tout le territoire français.
La géothermie profonde haute énergie n'est pas encore mature en France mais tente de se développer depuis l'an 2000, en particulier en Alsace où plusieurs projets voient le jour. Cependant, en 2020, plusieurs séismes induits par des injections d'eau sous pression conduisent à l'arrêt définitif du projet de Vendenheim et détériorent l'acceptabilité de tels projets par la population. La société Fonroche est reconnue avoir enfreint deux fois les règles de l'art lors des opérations. En le gouvernement annonce un plan d'action pour développer la géothermie dans le cadre de la transition écologique.
Histoire vignette|gauche|alt=Photographie montrant une fontaine en pierre devant des maisons également en pierre.|Source chaude naturelle et musée de la géothermie à Chaudes-Aigues. La géothermie en France existe depuis des siècles. À Chaudes-Aigues un réseau de chauffage collectif par géothermie est mis en place dès 1332 et serait ainsi le premier au monde. Le rez-de-chaussée d'une quarantaine de maisons est chauffé par différentes sources naturelles d'eau chaude. Un système de canalisations partage la chaleur suivant la taille des maisons. Ce chauffage est gratuit pour les habitants le long de ces cours d'eau chaude souterrains ; ils devaient cependant se charger de l'entretien (détartrage) des conduites. Ce système fonctionne jusqu'à la décision du conseil municipal de construire le centre thermal Caleden, inauguré en 2009, nécessitant de requérir l'eau chaude des sources publiques.
Au , depuis les années 1980, la géothermie est soutenue financièrement par l'AFME devenue l'Ademe et dans le domaine technique par le BRGM, qui en 2006 crée en son sein un département spécifiquement consacré à la géothermie, et qui tient à jour avec l'Ademe un site d'information.. De nombreux projets de réseaux urbains avec géothermie sur nappe sont mis en œuvre depuis les années 1980 principalement en région parisienne, et des centrales géothermiques grande profondeur voient le jour en Alsace dont le site pilote de Soultz-sous-Forêts dès 1987.
Le conseil régional du Nord-Pas-de-Calais, avec le BRGM et EDF, envisage dans les années 1980 d'utiliser la nappe de la craie qui envahit le bassin minier fracturé par l'exploitation (environ de galeries y ont été creusées) et les affaissements miniers pour une exploitation géothermique, voire pour y stocker des frigories ou des calories d'origine solaire (produites l'été afin de les réutiliser l'hiver)Conseil Régional Nord-Pas-de-Calais et AFME, ; « Carte d'orientation à l'exploitation de la nappe de la craie pour les pompes à chaleur », Conseil Régional Nord Pas-de-Calais, AFME, rapport référencé 85 SGN 417 NPC, publié en 1985, avec carte à l'échelle 1/250 000 (cette carte est moins précise que la carte qui sera faite en 1986 mais couvre une étendue plus vaste).« Bassin Minier Nord-Pas de Calais, Zones médiane et occidentale : Inventaire pour l'utilisation énergétique de la nappe de la craie » ; Cartographie à l'échelle du 1/50 000 ; Auteurs : Service géologique national/BRGM ; Éditeur : Conseil Régional Nord-Pas-de-Calais, EDF, AFME (Agence Française pour la Maîtrise de l'Énergie), 24 p. et carte, 1986.. Cette nappe doit déjà être localement pompée pour éviter qu'elle inonde de vastes zones urbanisées ou cultivées à la suite des affaissements ou de sa remontée naturelle. À ce jour, cette solution n'est pas exploitée, mais elle pourrait susciter un nouvel intérêt dans le cadre du SRCAE (Schéma régional climat air énergie).
En 2008, la géothermie assurait environ 0,1 % de la production d’électricité d’origine renouvelable en FranceMinistère de l’Écologie (2013), Relance de la géothermie haute température 21 février 2013., en plus des besoins de chauffage de milliers de foyers.
Plusieurs zones géographiques sont potentiellement favorables en France pour la géothermie profonde, les bassins tertiaires ou grabens ayant les mêmes spécificités géologiques que le bassin rhénan. En plus de la plaine d'Alsace, on distingue également la plaine de la Limagne et le couloir rhodanien. Leur rentabilité dépend aussi des prix d'accès aux autres sources d'énergie. L'augmentation de la consommation et du coût ainsi qu'une certaine volonté d'émettre moins de gaz à effet de serre la rendent plus attrayante. En 2007, le BRGM et l’Ademe ont créé un département géothermie pour la promouvoir, après s'être associés à différents programmes de recherche et de travaux de service public. Deux de leurs filiales, CFG Services. (services et ingénierie spécialisée) et Géothermie Bouillante« Toute l'information sur l'énergie de la Terre », sur le site du BRGM. (qui exploite la centrale géothermique de Bouillante en Guadeloupe), sont impliquées dans la géothermie« La géothermie se développe à Bouillante (Guadeloupe) », sur le site enerzine.com.. vignette|droite|alt=Photographie d'une usine.|Vue générale de la centrale de Bouillante.
En 2010, dans les suites du Grenelle de l'environnement de 2007 et d'un Plan de développement des énergies renouvelables visant à préparer la transition énergétique, un groupe de 35 experts est regroupé au sein d'un Comité national de la géothermie présidé par Philippe Vesseron (également président d’honneur du BRGM). Il est réuni pour la première fois à Orly en Ministère de l’Écologie, « Le nouveau Comité national de la géothermie se réunit à Orly », 5 octobre 2010. pour (identifiée comme l'une des 18 « filières vertes » à développer), via trois enjeux (formation, diffusion de l'information et simplification administrative). Un des objectifs du Grenelle est d'utiliser la géothermie pour contribuer à produire de tep/an et participer à une réduction globale de de tep/an à horizon 2020 (avec à cette même échéance 20 % de la production électrique des DOM d'origine géothermique.). Six cent mille logements pourraient être équipés de 2010 à 2020.
En 2015, après un an de consultation des fédérations professionnelles et acteurs du financement, la Ministre de l'environnement présente un projet d'arrêté ministériel d'application de la loi sur la transition énergétique définissant les niveaux de soutien à l'électricité renouvelable produite par géothermie, visant à dynamiser le développement de la filière afin qu'elle puisse contribuer à l'objectif de 32 % de renouvelables pour la consommation finale d’énergie en 2030, projet qui est soumis au Conseil supérieur de l'énergie et à la CRE (Commission de régulation de l'énergie) et notifié à la Commission européenneCommuniqué ministériel (2015) Ségolène Royal présente les nouveaux mécanismes de soutien pour la géothermie, la valorisation des déchets ménagers, le biogaz de décharge et de station d’épuration, 22 septembre 2015.
En 2020, la géothermie de surface (généralement assistée par pompe à chaleur géothermique), fournit 4,77 TWh d'énergie renouvelable. Elle représente 0,7 % de la consommation finale de chaleur. Les 77 opérations de géothermie profonde (dont plus 50 en Île-de-France) produisent d'énergie renouvelable.
Géothermie profonde à haute température vignette|droite|alt=Dessin montrant des cheminements bleus et rouges reliant différents points d'une ville depuis une usine : piscine, logements collectifs et individuels.|Schéma d'un réseau de chaleur urbain. La France serait au rang de l'Union européenne pour cette ressource, réputée la plus intéressante en termes de coûts/bénéfices en Aquitaine et en Île-de-France (la géothermie profonde est déjà la source d'énergie renouvelable d'Île-de-France). On y trouve un réseau de chaleur qui a été le plus grand réseau de chauffage géothermique d'Europe, à Chevilly-Larue. Là, une eau pompée à de profondeur et à ., chauffe, depuis 1985, (chauffage et eau chaude sanitaire) ainsi que des équipements publics : bassins et douches d'une piscine. Cela permet le remplacement d'une centaine de grosses chaufferies et environ 30 % d'économies. Chaque année, ce sont de non émises et de pétrole d'économisées. À Maisons-Alfort depuis , l'habitat et une piscine bénéficient de calories prélevées à sous terre (dans une eau de mer fossile à ).
À la suite des premiers chocs pétroliers, les forages se sont multipliés en région parisienne dans les années 1980 avec chauffés par ce moyen envisagés à l'époque. Mais le prix du pétrole a ensuite diminué, et il a fallu gérer des problèmes de corrosion ou de colmatage, ce qui explique une stabilisation. Cent cinquante mille logements de franciliens l'utilisent encore. Le double serait possible dans cette régionINA, « Dossier : la géothermie en Île-de-France », archives INA (consulté le 19 mars 2013).. Des améliorations techniques y sont apportés au début du , notamment via l'usage de technologies de l'industrie pétrolière, par exemple à la Centrale géothermique de Cachan..
Plus à l'est, à Soultz-sous-Forêts en Alsace, un projet, présenté comme « Géothermie Soultz ». vise depuis 1987, via de forage et une boucle d’eau géothermale de de long à exploiter d’eau par seconde à , circulant jusqu'à de profondeur dans un granit fracturé, via un groupement européen d'intérêt économique (GEIE), dans le cadre d'un projet européen. associant le bureau de recherches géologiques et minières et d'autres acteurs autour de trois forages de de profondeur« Optimiser les performances énergétiques et environnementales des échangeurs géothermiques », sur plateforme-geothermie.brgm.fr (consulté le 25 novembre 2014). et une mise en route comme prévu en 2008.
Plus de de recherche et d'euros ( venant de l'Union européenne, 25 de l'Allemagne et 25 de France) ont permis de produire les premiers kilowattheures à l'été 2008 via une « centrale de conversion d’énergie géothermique/électrique de type ORC (Organic Rankine Cycle) » fonctionnant avec un fluide organique (isobutane) pour son cycle thermodynamique. La capacité de la centrale est de de chaleur extraits, soit de production électrique brute, dont utilisés en autoconsommation pour faire fonctionner les installations et de production nette. La productivité du puits doit peu à peu augmenter, au fur et à mesure que le sous-sol se réchauffera autour de la colonne montante qui n'est pas isolée thermiquement (ce qui fait que sont perdus entre le fond et la surface par le fluide caloporteurGEIE de Soulz, Maitrise des risques, consulté 2013-03-19.). Selon l'opérateur, début 2013 . Potentiellement le débit peut atteindre (environ ), mais un débit plus lent permet à l'eau de mieux se réchauffer.
Le projet a notamment montré qu'il existe un risque sismique lié aux forages profonds et à l'injection d'eau à très grande profondeur via la technique HDR () ; d’eau ont dû être injectésGEIE de Soultz, « Le projet de Soultz » (consulté le 19 mars 2013). pour « nettoyer » les fractures entre les roches et les opérations ont généré environ cinquante mille petits séismes et une grosse dizaine perceptibles par l'homme (d'une magnitude supérieure à deux sur l'échelle de Richter).