【目的】系统梳理城市地热能开发利用关键问题、研究现状与框架对推动城市能源结构转型和碳减排具有重要意义。【方法】在深入总结城市地热能研究现状基础上,基于城市地热能与碳排放互馈机理,指出了城市地热能开发利用面临的关键问题,并提出了未来的研究框架和主要方向。【结果】主要结果如下:(1)现有研究主要集中在地热流体成因、地热资源评估、关键技术突破、开发利用风险等方面,而针对城市复杂空间结构与人居环境耦合下的地热研究仍存在明显不足;(2)城市地热能开发利用面临城市空间异质性与其复合结构特征、地热井施工潜在风险、碳核算体系缺失与评估机制不健全、管理机制缺位与技术瓶颈、智能管理平台建设滞后等问题,制约了地热资源高效开发利用;(3)未来应以“资源勘探-综合评价-资源开发-系统搭建-能源利用-智慧管理”逻辑主线,重点从勘探技术、开发策略、评估模型、利用模式、监测预警等方面开展研究。【结论】未来应进一步完善地热能开发利用研究体系,在兼顾能源安全和碳减排双重目标的基础上,扩大城市地热能应用覆盖面和提高地热技术应用效率,提升城市地热能开发对“双碳”目标的贡献度。