温泉の健康に対する効用は、温泉の「直接的な効果」と「間接的な効果」に分けることができます。
さらに、温泉の直接的な効果は一般に、（1）物理的作用、（2）温熱作用、（3）化学的作用に分類されていますが、実際は、この三つの作用が合わさって身体に作用しています。

物理的（機械的）作用

お湯の中では体に水圧が加わり、血液やリンパ液の流れが良くなります。さらに浮力が働くことで身体が軽くなり、浴中運動を行う際、足腰への負担が少なく、また水の抵抗による負荷が加わり筋肉が鍛えられます。

温熱作用

ぬるいお湯（約38℃）に浸かると副交感神経が優位に働くので、神経系、循環器系の働きを抑制する作用があります。
反対に、熱いお湯（42℃以上）は交感神経が優位になるので、神経系、循環器系の働きを刺激することになります。
したがって、温泉療養の目的や体調に合わせ、お湯の温度を選択することになります。

化学的作用

温泉に含まれる化学的成分が身体に作用するもので、温泉固有のものと言えます。
たとえば、炭酸水素塩泉（重曹泉）は飲用することで胃酸を押さえる作用があり、また硫黄泉の持つ殺菌作用が、皮膚病に効果を表します。

以上の温泉の直接的な作用の他に、温泉（地）に行くことで得られる「転地効果」など、日常生活から離れることによる精神面での効果も大きく、温泉は、こうした作用が一体となり心身に効用をもたらします。