De eerste stap is het uitvoeren van een haalbaarheidsstudie, waarbij experts aan de hand van bestaande gegevens kijken of de ondergrond in een bepaalde regio geschikt kan zijn om aardwarmte te winnen. Dit gebeurt alleen op hoofdlijnen. Ze kijken de beschikbare gegevens en ook of er nog aanvullende gegevens nodig zijn. Een eerste indruk van aanwezige warmte in ondergrond kan bijvoorbeeld verkregen worden op de website Thermogis. Een globale berekening geeft een idee wat voor soort putten er nodig zijn, wat een geschikte locatie is, hoe diep ze moeten zijn en wat ongeveer de kosten zijn. Ze onderzoeken ook of de warmte wel geschikt is voor de warmtevraag bovengronds, zowel qua verwachte temperatuur als hoeveelheid. Is de warmte bestemd voor bijvoorbeeld het verwarmen van huizen, of voor kassen of voor de industrie? in deze fase vindt ook een eerste onderzoek naar de risico’s en bijzonderheden plaats.

Als de verkenning een positief beeld geeft, vindt een meer gedetailleerd onderzoek plaats naar de structuur van de ondergrond. Het in kaart brengen van de ondergrond en het zoeken naar geschikte aardlagen voor aardwarmtewinning gebeurt door middel van seismisch onderzoek. Seismiek kun je vergelijken met het maken van een echo bijvoorbeeld bij een zwangere vrouw. Door de reflectie van trillingen kan er een beeld worden opgebouwd van de binnenkant van het lichaam. Hetzelfde principe wordt toegepast bij seismisch onderzoek. Trillingsgolven worden de grond in gestuurd en de aardlagen in de ondergrond kaatsen deze golven terug. In de grond geplaatste geofoons, een soort microfoons, vangen de teruggekaatste signalen op. Door te berekenen hoe lang de golf erover doet om terug te keren naar de geofoon is de diepte van de laag te berekenen. Daarnaast vertelt de snelheid van de golf iets over de eigenschappen van de laag en alle lagen erboven. De resultaten worden seismische data genoemd.

Het maken van deze golven kan op twee manieren. De ene manier is door gebruik te maken van een vrachtwagen die trillingsgolven de grond in stuurt, een zogenoemde ‘vibroseis truck’. De vrachtwagen trilt een aantal seconden op dezelfde plek en gaat dan naar een andere locatie. Deze techniek gebruikt men vooral in bebouwde gebieden.

Een andere manier om trillingsgolven te maken is met behulp van een afgemeten hoeveelheid springstof dat in een gat van ongeveer 10-15 meter diep tot ontploffing wordt gebracht. Het signaal, dat wordt opgevangen door de geofoons, moet vervolgens worden bewerkt om een afbeelding te maken die de lagen en structuren (vormen) in de ondergrond laat zien. Deze wijze van onderzoek gebeurt vaker buiten bebouwde gebied.   

Als alle data is verwerkt en er een ‘beeld’ van de ondergrond is gemaakt bekijken (‘interpreteren’) geologen de uitkomsten. Door de verschillende structuren en lagen te analyseren is te zien of geothermie in dit gebied naar verwachting mogelijk is. Of dit ook in de praktijk echt zo is moet blijken in de opsporingsfase. Het traject van seismisch onderzoek, data verwerken en interpreteren duurt zes maanden tot een jaar.