小汤山温泉出露于第四系松散岩层中，含水层岩层为隐伏于其下的晚元古界白云岩。温泉的成因与断层有一定的关系。泉水无色透明，微具硫化氢气味。泉水中含有微量的锶、钡、硼、碘及放射性氡气。泉水对某些皮肤病、关节炎有一定疗效，但不宜长期饮用。
浸浴温泉可对人体产生三种作用
(1)机械刺激作用，包括水的浮力、净水压、水的液体微粒对机体的摩擦；
(2)温度刺激作用；
(3)化学成份的作用；
其中化学成份的刺激作用可以产生针对某种症状的特异改善，而机械刺激和湿度刺激则产生和种文学的非特异调节。
反复温泉浴可活化细胞功能，增强肝脏解毒能力，提高免疫力，提高机体氧化还原机能，抵抗自由基的生成，提高解毒和排毒能力，促进代谢产物的排出，调整自主神经使之正常化，这是治疗慢性疾患和保健防病的重要基础。
温泉的保健作用，要通过长期的反复浸浴才会显现出来，现代医学研究认为，长期温泉浴可治疗：
1、肌肉关节病变
风湿病性关节炎，腰椎间盘突出症，颈椎病，肩周炎、腰肌劳损、坐骨神经病等。
2、心血管疾病
高血压、高血脂症等非胰岛素依赖型糖尿病。
3、消化系统疾病
胃十二指肠溃疡、胃酸过多、胆石症及外痔肛裂。
4、皮肤病(非传染性)
神经性皮炎、湿疹、皮肤瘙痒症、脂溢性皮炎等二十余种。
5、生殖系统疾病
如妇科盆腔炎、慢性附件炎、及男性前列腺增生症。
6、呼吸系统疾病
支气管哮喘等。
