温泉水中溶解有各种各样的化学成分，呈阳离子、阴离子、络合离子和分子等形式存在于水溶液中。常见的阳离子有钠、钾、钙、铁、锰、铝和氢离子。氢离子虽然浓度不大，却具有腐蚀周围矿物岩石（又称围岩）的能力，使温泉水和围岩长期接触之下产生变化，岩石内原有的大部分矿物可能完全分解消失，变成另外一种新的矿物。除氢离子外，某些温泉水也可能含少量硫，或含一些微量金属如铅、锌、铜、银、锂、锶、金等。