Bei thermischen Verfahren werden im Allgemeinen Wasserdampf oder erhitztes Wasser in den Aquifer injiziert. Die Mobilität freier Schadstoffphasen oder flüchtiger Stoffe wird gesteigert. In Kombination mit Extraktionsverfahren können sie damit wirksamer abgesaugt werden. Dieses Verfahren eignet sich besonders bei stark kontaminierten Standorten. Ein wichtiger Kostenfaktor wird durch die Sanierungsdauer vorgegeben, der seinerseits von Aquifertyp, Verschmutzungscharakteristik und zu erreichenden Säuberungsgrad abhängig ist. Mit der thermische Mobilisierung der Schadstoffe ist eine Verkürzung der Sanierungszeit und die Steigerung des Wirkungsgrades kombinierter Verfahren möglich.