Con un'acqua termale che varia da 65 °C a oltre 70 °C, Wiesbaden è il luogo più "caldo" dell'Assia e solo uno dei pochi altri con una temperatura dell'acqua simile in Germania e nei paesi limitrofi. L'acqua termale è contenuta principalmente nei pozzi Kochbrunnen, Salmquelle, Adlerquelle e Schützenhofquelle, profondi da 47 a 125 metri. Anche il Faulbrunnen, un po' remoto, contiene acqua termale, ma non è abbastanza calda per essere definita "sorgente termale". Esistono anche circa 20 sorgenti termali poco profonde, ma in genere si trovano su terreni privati e non sono accessibili. Di queste, solo il Bäckerbrunnen, che un tempo era alimentato da diverse sorgenti poco profonde ma che dagli anni '30 è alimentato con acqua termale mista, è accessibile. Nell'agosto 2011, la sorgente Drei-Lilien, a lungo trascurata, è stata riaperta al pubblico dopo la sua ristrutturazione.

Le sorgenti principali si trovano su una linea che va da nord a nord-est. Tuttavia, non esiste una zona di fessurazione continua come ipotizzato in precedenza dai geologi. Di norma, ciascuna di queste sorgenti è accompagnata da sorgenti secondarie più deboli (satelliti), tutte poco profonde e non utilizzate. Nel sottocorrente sud-orientale delle grandi sorgenti termali, che sono anche note come sorgenti primarie, si trovano le suddette sorgenti termali poco profonde, la cui acqua è diluita dalle acque sotterranee "normali".

A Wiesbaden sono note in totale 26 sorgenti termali. Il loro scarico totale è di circa 23 litri al secondo (2 milioni di litri al giorno). Il loro contenuto di soluzione, principalmente sale comune, ammonta a 14-17 tonnellate al giorno. Le perforazioni per vari progetti di costruzione nel distretto delle sorgenti, ma anche lontano, nella valle del Rambach, presso il Blumenwiese, hanno dimostrato che oltre alle fessure in cui emergono le grandi sorgenti termali, devono esistere altre zone di fessure contenenti acqua termale che non sono ancora state studiate in dettaglio.

Vari ricercatori hanno espresso opinioni diverse sull'origine dell'acqua termale contenente acqua salina. Un'opinione è che l'acqua salina provenisse dall'area dei depositi salini dell'Assia-Turingia intorno alla Werra e a Fulda e da lì viaggiasse in direzione nord-est sotto il Vogelsberg fino al margine del Taunus.

La tettonica a placche, riconosciuta fin dagli anni '70, fornisce una chiave per una migliore comprensione. Wiesbaden si trova all'estremità settentrionale dell'Upper Rhine Graben, che è una zona di rift continentale. I suoi bordi continuano a divergere di millimetri all'anno. Di conseguenza, si formano costantemente nuove fessure profonde come vie di migrazione per l'acqua termale, che porta la sua temperatura dalle profondità geotermiche. Mentre la temperatura all'esterno del Graben del Reno superiore aumenta in media di 3 °C per ogni 100 metri di profondità, il gradiente di temperatura geotermica nel graben è di 4-6 °C/100 metri. Per raggiungere i 70 °C è necessaria una profondità di almeno 2.000 m, poiché l'acqua termale rilascia calore nell'ambiente mentre sale. Tuttavia, al di fuori delle zone di rift, in genere non ci sono fessure aperte a questa profondità in grado di assorbire e trasferire le grandi quantità di acqua che raggiungono la superficie a Wiesbaden. Solo in una zona di frattura si formano costantemente nuove fessure aperte a causa dell'allontanamento delle placche, anche alla profondità richiesta. L'acqua termale può quindi fluire solo da sud con la zona di frattura, ma incontra resistenza quando raggiunge il Taunus ed è costretta a risalire in superficie.

L'acqua termale sale alla superficie terrestre anche in altri luoghi, come le fessure aperte ai margini del Taunus (ad esempio Assmannshausen, Kiedrich, Bad Soden am Taunus, Bad Homburg, Bad Nauheim), ma la temperatura scende rapidamente a ovest e a est di Wiesbaden. Si presume quindi che i depositi di acqua termale di Wiesbaden costituiscano il centro della zona di frattura ancora in espansione. L'afflusso di acqua termale da sud spiega anche l'arricchimento di sali. Per molti anni sono stati estratti nel Baden meridionale e in Alsazia a profondità di 500-800 metri e nella zona di Bruchsal-Worms a profondità comprese tra 1.600-1.800 metri. L'acqua, arricchita principalmente di sale comune (cloruro di sodio), è specificamente più pesante della sovrastante acqua dolce, integrata dalle precipitazioni, e sprofonda in profondità per quanto possibile in fessure aperte.

Tuttavia, esistono ora anche altre interpretazioni della presenza di acque calde saline che non richiedono depositi di sale o la zona di rift del Graben superiore del Reno. In trivellazioni profonde fino a 9 km in graniti o gneiss, si è scoperto che a questa profondità le rocce non sono così dense come si era sempre pensato e quindi possono circolare soluzioni idrotermali calde a 150 °C e oltre. Queste sono estremamente salate, i sali derivano dalla trasformazione dei minerali a contatto con l'acqua calda. Il contenuto di sale da cucina non è il più alto delle terme ai margini del Taunus a Wiesbaden. Qui sono Bad Soden, Bad Homburg e soprattutto Bad Nauheim ad avere un contenuto di sale significativamente più alto nelle loro acque termali e ad aver operato anche un'estrazione di sale preistorica.