La géothermie profonde à haute température (plus de 150 °Celsius) se distingue par plusieurs approches développées et explorées dans le monde depuis les années 1970.
La géothermie des roches chaudes sèches (HDR ou Hot Dry Rock), basée sur la fracturation hydraulique a été imaginée aux États-Unis en 1970 et mise en œuvre en France à Soultz-sous-Forêts à la fin des années 1980 dans le cadre d'un projet-pilote européen et franco-allemand. La création d’un échangeur thermique directement sur les roches chaudes en profondeur était obtenu par injection d’eau à très forte pression. La chaleur captée est obtenue par l’injection d’eau de surface dans un puits et la récupération de l’eau réchauffée dans un autre puits.
Cette technologie est interdite en France en raison des risques sismiques liés à la fissuration des roches en sous-sol.
La géothermie stimulée (EGS ou Enhanced Geothermal System) (vidéo explicative) a fait suite à l’échec des travaux de type HDR notamment à Soultz-sous-Forêts, seule centrale de la période HDR encore en fonctionnement. En réalité, à Soultz-sous-Forêts, de l’eau géothermale naturelle à été trouvée en grande profondeur (5000 mètres). Le concept technologique a donc évolué vers l’EGS, technologie qui consiste en l’exploitation de fissures naturelles des roches profondes par lesquelles, une fois « nettoyées », le captage peut être réalisé. Le « nettoyage » des fissures s’opère par traitement thermique (injection d’eau froide de surface) ou d’un traitement chimique à l’aide d’un mélange d’eau claire et d’un acide organique biodégradable (acide acétique ou autre) dans le but de dissoudre les sédiments qui obstruent les failles où circule l’eau géothermale. C’est une technique également utilisée depuis plus de 100 ans lors de la réalisation ou de la régénération d’ouvrages d’eau potable.