Thermalito se encuentra ubicado en las coordenadas 39°30′41″N 121°35′13″O / 39.51139, -121.58694.
Según la Oficina del Censo, la ciudad tiene un área total de 33,7 km² (13,0 mi²), de la cual 33,3 km² (12,9 mi²) es tierra y 0,4 km² (0,2 mi²) (1.08%) es agua.
Según la Oficina del Censo en 2000 los ingresos medios por hogar en la localidad eran de $26,760, y los ingresos medios por familia eran $29,388.
Los hombres tenían unos ingresos medios de $31,123 frente a los $24,208 para las mujeres.
La renta per cápita para la localidad era de $11,819.