Chất lỏng được lấy ra từ trái đất sâu mang theo một hỗn hợp các khí, đặc biệt là cacbon đioxit (CO2), hydrogen sulfide (H2S), metan (NH4) và amoniac (NH3). Những chất gây ô nhiễm này góp phần gây ra hiện tượng nóng dần lên trên toàn cầu, mưa axit, và mùi độc hại nếu được giải phóng. Các nhà máy điện địa nhiệt hiện thải ra lượng khí trung bình 122 kg CO (269 lb)2 megawatt/ giờ (MW h) của nguồn điện, một phần nhỏ của cường độ phát thải của các nhà máy nhiên liệu hóa thạch truyền thống. Các loại thực vật có mức axit và hóa chất bay hơi cao thường được trang bị các hệ thống kiểm soát khí thải để giảm khí thải.[11]

Bên cạnh các khí hoà tan, nước nóng từ các nguồn địa nhiệt có thể chứa trong các nguyên tố nguy hiểm, độc hại như thuỷ ngân, asen, bo và antimon.[12]. Các hóa chất này kết tủa khi nước mát, và có thể gây ra thiệt hại về môi trường nếu được giải phóng. Thực tiễn hiện đại của việc bơm các chất lỏng địa nhiệt đã làm mát vào Trái đất để tăng sản xuất năng lượng có lợi ích bên cạnh trong việc giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường

Các hệ thống sưởi ấm địa nhiệt trực tiếp bao gồm máy bơm và máy nén những cái có thể tiêu thụ được năng lượng từ nguồn gây ô nhiễm. Tải phụ (tải ký sinh)này thường là một phần của nhiệt lượng ra, vì vậy nó luôn luôn ít gây ô nhiễm hơn lượng điện sưởi ấm. Tuy nhiên, nếu điện được sản xuất bằng cách đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, thì lượng khí thải của hệ thống sưởi ấm địa nhiệt có thể tương đương với việc đốt trực tiếp nhiên liệu cho nhiệt. Ví dụ, một máy bơm nhiệt địa nhiệt chạy bằng điện từ một nhà máy khí đốt chu trình hỗn hợp sẽ tạo ra ô nhiễm nhiều như là một lò ngưng tụ khí tự nhiên có cùng kích cỡ.Các hệ thống sưởi ấm địa nhiệt trực tiếp bao gồm máy bơm và máy nén những cái có thể tiêu thụ được năng lượng từ nguồn gây ô nhiễm. Tải phụ (tải ký sinh)này thường là một phần của nhiệt lượng ra, vì vậy nó luôn luôn ít gây ô nhiễm hơn lượng điện sưởi ấm. Tuy nhiên, nếu điện được sản xuất bằng cách đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, thì lượng khí thải của hệ thống sưởi ấm địa nhiệt có thể tương đương với việc đốt trực tiếp nhiên liệu cho nhiệt. Ví dụ, một máy bơm nhiệt địa nhiệt chạy bằng điện từ một nhà máy khí đốt chu trình hỗn hợp sẽ tạo ra ô nhiễm nhiều như là một lò ngưng tụ khí tự nhiên có cùng kích cỡ.[13]. Do đó, giá trị mang lại cho môi trường của các ứng dụng sưởi ấm địa nhiệt trực tiếp phụ thuộc rất nhiều vào cường độ phát thải của lưới điện lân cận.

Việc xây dựng nhà máy có thể ảnh hưởng xấu đến sự ổn định của đất đai. Sự sụt lún đã từng xuất hiện ở vùng Wairakei field, New Zealand,[14].Ở Staufen im Breisgau,Đức, sự thay đổi kiến tạo đã xảy ra, do một lớp anhydrit trước đây bị cô lập tiếp xúc với nước và biến thành thạch cao, tăng gấp đôi lượng của nó.[15][16][17]. Các hệ thống địa nhiệt nâng cao có thể gây ra động đất như một phần của sự nứt gãy thủy lực. Dự án Basel, Thụy Sĩ đã bị cấm sản xuất vì có hơn 10.000 sự kiện địa chấn đo lên đến 3.4 trên Quy mô Richter xảy ra trong 6 ngày đầu tiên của việc phun nước..[18]