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Aus tiefen Gesteinsschichten kann auch geothermische Energie gewonnen werden, wenn kein natürlich vorkommendes Tiefenwasser vorhanden ist. Hierzu werden spezielle Methoden angewendet, die die Durchlässigkeit für Wasser im heißen Tiefengestein erhöhen. Bei solchen sogenannten petrothermalen Geothermiesystemen wird dann Wasser im Kreislauf immer wieder durch die neu geschaffenen Fließwege gepumpt und über der Erde zur Energieversorgung verwendet. Um dies zu ermöglichen wird bei der Erschließung des Reservoirs Wasser mit hohem Druck in die Erde gepresst (hydraulische Stimulation). Eine andere Methode nutzt eine Eigenschaft bestimmter Gesteine aus, hierbei werden durch Einbringen einer Wasser-Säure-Mischung die nötigen Fließwege durch Auflösen des Gesteins geschaffen (chemische Stimulation).