地球表层通过内部和外部两种方式产生能量。
内生能主要分为两部分：
1.地球本身具有引力能。这种引力能总是以潜在的形式存在，并力图使地球上的所有物质都处于相对稳定的状态。在其他力的影响下，地球自身释放出的能量是地壳中物质运动的重要能源，比如滑坡、泥石流以及河流、瀑布等都是以引力能为基础产生的。瀑布2.地球内部的放射性元素产生的热能。这种能量是内生能的主要部分，也是造成火山、地震、岩浆活动和构造运动等现象的主要能源。放射性元素产生的热能能改变地表的基本轮廓，并决定海陆分布与地势起伏。地球内能会造成各种各样的地壳运动，这些地壳运动分为突变和渐变的两种形式，比如火山、地震是地壳运动的突变，它们能在瞬间释放巨大的能量，从而改变地表形态，日本北海道昭和新山就是在两年的时间里拔地而起的，现在已经形成了一座400米高的山。在通常情况下，地壳运动采取的都是渐变的方式，通过渐变在相当长的时间内对地表进行改造，让沧海变成桑田。海底发现陆生动物化石，高山发现海生动物化石，这在今天的地质考察中已是司空见惯的现象，这种种现象向人类展示了地球表层缓慢而巨大的地壳运动。现在的科技证实，同位素会放出热量，并且这种热量基本上都是在地表14千米以下的花岗岩中产生的。经过精确的计算，科学家得出从地表向下每隔33米，地球的温度便升高1℃，每摄氏度对应的地表深度被称为地热增温级。地热增温级在火山活动区最小，构造活动区次之，构造稳定区最大。放射性元素产生的热能会转化为地壳运动的运动能，运动能对地表产生影响并造成地表的高低起伏。
外生能也有很多来源，太阳辐射是最主要的外生能，其次是星际间的引力能，例如太阳和月亮对地球的潮汐作用、陨石坠落时的机械能以及各种宇宙线散发出的能量。太阳辐射最先进入地球的大气层，由于大气层圈的物质组成使得太阳的辐射强度和辐射光谱都发生了转变。在离地面90千米以上的地方存在原子氧，由于原子氧对太阳辐射中的紫外线进行了吸收，因而这个地方的温度很高。在离地面50千米处存在臭氧层吸收紫外线的情况，因此大气中出现另一个增温层。原子氧层和臭氧层可以减少到达地面的太阳辐射强度，从而有效地保护地球上的生命，这两个层的存在是非常有意义的，如果没有这两个层的保护，地球上的大多数生命可能会因辐射过于强烈而丧生。据科学家推测，由于大量紫外线可以直接到达火星固体表面，这导致了火星上没有氧气，因而火星上没有发现生命。目前地球2万～3万米的高空中活跃着超音速飞机，它们会污染臭氧层，长期下去将会对臭氧层产生破坏，现在科学家已经呼吁人类保护臭氧层。大气层中还存在第三个增温层，即大气底层的水汽和CO2，它们通过吸收太阳辐射形成所谓的温室效应，这个增温层如同一层棉被保护着地表，使地球的热量不会散失到层外空间去。人类进入工业文明以来，化石燃料的使用与日俱增，这造成了空气中CO2的增加，科学家们为此感到忧虑。他们认为，全球温度的升高会使南极冰川融化，海面上升，从而威胁沿海各大城市的安全。
地球表层的热量基本上来自太阳辐射，地球的冰期、间冰期和干湿寒暖变化不仅体现在地球表层，而且与太阳本身的活动有直接的关系。通常太阳辐射的强度用太阳常数来表示，据科学家计算，太阳常数增加2％，地球的平均气温就上升3℃，太阳常数减少2％，地球的平均气温就降低4.3℃。太阳黑子直接影响地球表层的气候变迁，据研究，太阳黑子有11年、22年、80年到70年的变化周期。虽然太阳黑子通过怎样的方式来影响地球表层这个问题在科学界存在争议，但太阳黑子直接影响地球表层的气候变迁却是不容忽视的事实。
太阳辐射能到达地球表层后并非以原始的形态存在，而是需要经过一系列的转化，太阳辐射能在无机界和有机界的转化形式不同。
在无机界，太阳辐射能直接转化为大气、水和固体物质的热能，陆地上的岩石和土壤吸收太阳辐射能后增温，其影响深度日变化为1.5～2米，年变化平均深度20～30米，水下影响深度达100米左右。大气热能中的一小部分直接来源于太阳辐射，大部分来源于地面、水面的长波辐射。大气热能的梯度每上升100米，地球平均降温0.6℃，这形成植被、土壤等自然要素的垂直带性。太阳辐射能转化为热能以后，热能又转化为动能。地球形状造成了太阳入射角的不同，再加上地球自转偏向力的影响，形成经线方向的大气环流、气候带、风带。由于海陆位置形成大气的海陆环流，造成季风气候和由沿海向内陆的干湿差异。由于陆地表面地形影响造成了地方性环流，在大气环流的作用下，地方性环流形成水循环，从而转化为江河湖海的动能，雕塑着千姿百态的地貌形态。在海洋，热能造成的热力梯度直接转化为洋流的动能。增热的大气、水体和地壳同时又以长波辐射形式将热能转化为辐射能，彼此相互影响和转化。
在有机界，生态系统帮助太阳辐射能实现转化。首先通过绿色植物的光合作用固定太阳能，然后通过食物链逐级转化。每级转化都要耗散能量，基本按1/10定律进行。生物死亡之后的残体再由微生物分解为无机成分还原于土壤，其中一部分再由植物吸收。在特殊气候条件下，一部分动植物残体不能被微生物全部分解而形成化石燃料贮存于地下。人类是太阳能转化的重要环节，居于生物链的顶端，人类通过农业尽可能多地固定太阳能，供人类消费。生态系统这个母机的运转的能源只来源于太阳能。绿色植物是地球上生机勃勃的生物世界的第一次发动，生态系统的规模和能量转换的强度由绿色植物固定太阳能的多少决定。地壳中贮存的太阳能是人类工业的主要能源，人类正努力对这部分太阳能进行处理，让它回到大气。
