大地热流密度（简称热流）是指地表某地单位面积上、单位时间内，以热传导方式由地球内部传输到地表，之后散发到太空中去的热量。大地热流密度在数值上等于地温梯度与岩石热导率的乘积，即式（10-4）q＝-Kdt/dz，负号表示热流向上，由高温处流向低温处。
地热学中，大地热流密度q的法定计量单位是mW/m2。过去很多文献资料中，是以CGS制单位表示为μcal/（cm2·s），称为热流单位（符号HFU），其换算关系为
1HFU＝1μcal/（cm2·s）＝41.868mW/m2
由大地热流密度的定义可知，其热流必须是以传导方式由地球内部传输到地表的传导热流。实际上辐射在高温时作用显著，对流则伴随有物质运动，而在地球浅部（地壳、上地幔顶部）热传导占主导地位。在局部地区，如现代火山活动区及地热异常区，对流可起很大作用。因此，在这些地区进行热流密度测试时，必须避免对流的干扰，否则将不符合热流密度定义中热传导的基本前提。此外，所测热流密度必须是稳态的。严格来说，地球热场无时不在变动之中，这是因为：从地球内部产生出来的热量随时间在变动着；由于太阳辐射的周期性变化，地球表面的散热条件不断改变，致使地球表面散发到太空的热量亦不断地变化；发生在地表的各种外力地质作用，如冰川的进退，沉积、剥蚀速率的改变，古气候、古地理的变化等亦能影响到全球热场分布。可见地表热场至今还不稳定或未达到平衡状态，要想在地表测到真正稳态热流密度是不可能的。因此，曾有人建议用“实测热流密度”这一术语代表实际测量到的大地热流密度，以区别于理论上的“稳定热流密度”或“平衡热流密度”。