Con unas aguas termales que oscilan entre 65 °C y más de 70 °C, Wiesbaden es el lugar más "caliente" de Hesse y sólo uno de los pocos con una temperatura del agua similar en Alemania y sus países vecinos. El agua termal se encuentra principalmente en los pozos Kochbrunnen, Salmquelle, Adlerquelle y Schützenhofquelle, de 47 a 125 m de profundidad. El pozo Faulbrunnen, algo alejado, también contiene agua termal, pero no es lo suficientemente caliente como para denominarla "fuente termal". También hay unas 20 fuentes termales poco profundas, pero generalmente se encuentran en terrenos privados y no son accesibles. De ellas, sólo es accesible la de Bäckerbrunnen, que se alimentaba de varias fuentes poco profundas pero que desde los años 30 se abastece de agua termal mixta. En agosto de 2011, el manantial Drei-Lilien, descuidado durante mucho tiempo, se reabrió al público tras su renovación.

Los principales manantiales se encuentran en una línea que va de norte a noreste. Sin embargo, no existe una zona de fisuras continua, como suponían los geólogos. Por regla general, cada uno de estos manantiales va acompañado de manantiales secundarios más débiles (satélites), todos ellos poco profundos y no utilizados. En el sureste de los grandes manantiales termales, que también se conocen como manantiales primarios, se encuentran los mencionados manantiales termales poco profundos, cuyas aguas están diluidas por las aguas subterráneas "normales".

En Wiesbaden se conocen un total de 26 fuentes termales. Su caudal total es de unos 23 litros/segundo (2 millones de litros/día). Su contenido en solución, principalmente sal común, asciende a entre 14 y 17 toneladas/día. Las perforaciones realizadas para diversos proyectos de construcción en el distrito de los manantiales, pero también a gran distancia, en el valle de Rambach, en Blumenwiese, han demostrado que, además de las fisuras donde afloran los grandes manantiales termales, deben existir otras zonas de fisuras que contienen aguas termales que aún no se han investigado en detalle.

Diversos investigadores han expresado diferentes opiniones sobre el origen del agua termal que contiene agua salina. Una de las opiniones era que el agua salina procedía de la zona de los depósitos de sal de Hesse-Turingia, alrededor de Werra y Fulda, y desde allí viajaba en dirección noreste por debajo del Vogelsberg hasta el borde del Taunus.

La tectónica de placas, reconocida desde los años setenta, proporciona una clave para comprenderlo mejor. Wiesbaden se encuentra en el extremo septentrional del Graben del Alto Rin, que es una zona de rift continental. Sus bordes siguen divergiendo milímetros al año. Como consecuencia, se forman constantemente nuevas grietas profundas como rutas de migración del agua termal, que trae su temperatura de las profundidades geotérmicas. Mientras que la temperatura fuera de la fosa del Alto Rin aumenta una media de 3 °C por cada 100 m de profundidad, el gradiente de temperatura geotérmica en la fosa es de 4-6 °C/100 metros. Para alcanzar los 70 °C, se requiere una profundidad de al menos 2.000 m, ya que el agua termal libera calor al ambiente a medida que asciende. Sin embargo, fuera de las zonas de rift, no suele haber fisuras abiertas a esta profundidad que puedan absorber y transferir las grandes cantidades de agua que llegan a la superficie en Wiesbaden. Sólo en una zona de rift se forman constantemente nuevas fisuras abiertas a medida que las placas se separan, incluso a la profundidad requerida. Por tanto, el agua termal sólo puede fluir desde el sur con la zona de rift, pero encuentra resistencia cuando llega al Taunus y se ve obligada a subir a la superficie.

El agua termal también asciende a la superficie terrestre en otros lugares al desvanecerse las fisuras abiertas en el borde del Taunus (por ejemplo, Assmannshausen, Kiedrich, Bad Soden am Taunus, Bad Homburg, Bad Nauheim), pero la temperatura desciende rápidamente al oeste y al este de Wiesbaden. Por lo tanto, se supone que los depósitos de aguas termales de Wiesbaden forman el centro de la zona de rift, aún en expansión. La afluencia de aguas termales desde el sur explica también el enriquecimiento con sales. Se extrajeron durante muchos años en el sur de Baden y Alsacia a profundidades de 500-800 metros y en la zona de Bruchsal-Worms a profundidades de entre 1.600-1.800 metros. El agua, enriquecida principalmente con sal común (cloruro sódico), es específicamente más pesada que el agua dulce suprayacente, que se complementa con precipitaciones, y se hunde en las profundidades hasta donde es posible en fisuras abiertas.

Sin embargo, ahora también existen otras interpretaciones de la aparición de aguas calientes salinas que no requieren depósitos de sal o la zona de rift del Alto Rhin Graben. En perforaciones profundas de hasta 9 km en granitos o gneises, se descubrió que a esta profundidad las rocas no son tan densas como siempre se había supuesto y, por tanto, pueden circular soluciones hidrotermales calientes de 150 °C y más. Éstas son extremadamente saladas, las sales resultan de la transformación de los minerales en contacto con el agua caliente. El contenido en sal de mesa no es el más alto de los balnearios situados al borde del Taunus, en Wiesbaden. Aquí son Bad Soden, Bad Homburg y, sobre todo, Bad Nauheim los que tienen un contenido de sal significativamente mayor en sus aguas termales y en los que también funcionó la extracción prehistórica de sal.