Generell gilt nach der Definition des Deutschen Heilbäderverbandes jedes Grundwasser, dessen Austrittstemperatur über 20°C liegt als Thermalwasser.
Das Thermalwasser stammt normalerweise aus natürlichen Quellen an der Oberfläche oder wird durch Tiefbohrungen erschlossen. Diese oberflächlichen Thermalquellen treten am häufigsten in Gebieten mit hoher vulkanischer Aktivität auf. Die deutschen Thermalquellen verdanken wir jedoch nicht den vulkanischen Aktivitäten. Diese sind auf tiefreichende Strömungssysteme zurückzuführen.
Das Wasser wird also durch die höhere Temperatur in den unteren Bereichen der Erdkruste erwärmt. Anschließend gelangt das heiße Wasser an die Erdoberfläche. In besonders vulkanogenen Gebieten sind sogar Temperaturen nahe dem Siedepunkt möglich.
Durch die ständige Zirkulation kommt das Thermalwasser durch verschiedene Gesteinsschichten und wird so mit verschiedenen Mineralien angereichert. Man unterscheidet zwischen Kohlensäurehaltigem- und Mineralhaltigen Thermalwässern.