Las aguas termales generalmente son calentadas por el calor geotérmico del manto de la tierra. La temperatura de las rocas debajo de la tierra generalmente aumenta con la profundidad. Si el agua se filtra lo suficientemente profundo, se calienta con rocas calientes antes de emerger nuevamente a través de la superficie como una fuente termal. En las zonas volcánicas, las aguas termales se calientan después de que el agua entra en contacto con depósitos subterráneos de magma. A veces, después de entrar en contacto con el magma, la temperatura del agua puede aumentar hasta tal punto que se crea un géiser o una fumarola.

Las aguas termales en áreas volcánicas generalmente se acercan al punto de ebullición. Como tales, estos manantiales calentados por magma pueden ser extremadamente peligrosos y, a veces, mortales. En áreas montañosas, como las Montañas Rocosas americanas, la lluvia cae sobre los picos y luego se filtra en rocas sedimentarias porosas. A medida que el agua pasa a través de las rocas, recoge una variedad de componentes minerales. Como el agua caliente puede contener más sólidos disueltos, el agua rica en minerales de las aguas termales a menudo se promociona como terapéutica. Sin embargo, las aguas termales también pueden ser un lugar de reproducción para los organismos peligrosos o infecciosos llamados termófilos.