本发明公开了一种地热恒温控制装置，包括恒温箱体，所述恒温箱体内设有散热器，所述恒温箱体上镶嵌设有与所述散热器连接的半导体制冷器，所述半导体制冷器连接有控制电路，所述恒温箱体外表面设有与所述半导体制冷器相连接的集热装置，所述散热器、半导体制冷器和集热装置构成第一级热泵系统，所述第一级热泵系统连接第二级热泵系统，所述第二级热泵系统包括与所述集热装置依次连接的位于变温层的导热装置和位于地热恒温层的热交换装置。本发明由地表恒温层提供地热源，通过半导体制冷器调节输入恒温箱体内的热能达到恒温效果，温控精度高，使用范围广。