Zdejší termální prameny, jejichž teplota dosahuje až 73,4 oC, náleží podkrušnohorské oblasti kyselek. Vlivem vysoké teploty termy zde vystupuje mechanická směs vody a plynného CO2 , což způsobuje mj. přerušovaný charakter výstřiku Vřídla. Základní chemické složení všech výronů termy je téměř shodné. Karlovarská voda je přírodní teplý iontový roztok obsahující rozpuštěný oxid uhličitý – CO2. Hlavními rozpouštěnými součástmi jsou sodík, vápník, draslík a hořčík a dále hydrogenuhličitan, síran a chlorid a mnoho dalších minerálních látek v malých až stopových množstvích v účinné iontové formě.

Jednotlivé prameny se navzájem liší svou teplotou, obsahem volného rozpuštěného oxidu uhličitého, radioaktivitou a koncentrací vedlejších a stopových látek. V odborné terminologii jde o termální, hypotonickou, silně mineralizovanou minerální vodu typu Na-HCO3SO4Cl (alkalickou glauberovou slanou, dle starší nomenklatury alkalicko-salinicko-muriatickou). Velkou roli v léčivém efektu užívání těchto vod má obsah farmakodynamicky účinných látek.

Prameny jsou slabě radioaktivní, zlomové struktury, ve kterých cirkuluje termální voda, emitují do atmosféry řadu významných látek, které zřejmě mají příznivý vliv na lidský organismus.

Pro potřeby lázeňství, tedy k pitným kúrám, prováděným v pěti kolonádních objektech a čtyřech pramenních pavilonech či glorietech, a k dalším vnitřním či zevním balneacím je dnes využíváno 12 hlavních pramenů vyhlášených za přírodní léčivé zdroje : Vřídlo, pramen Karla IV., Dolní Zámecký pramen, Horní Zámecký pramen, Tržní pramen, Mlýnský pramen, pramen Rusalka, pramen knížete Václava, pramen Libuše, Skalní pramen, pramen Svobody, Sadový pramen nový a Sadový pramen starý, Hadí pramen.

Až do 18. století se v Karlových Varech léčilo zásadně koupelemi, ačkoliv již r. 1521 dr. Václav Payer doporučil zdejší termální vodu i k pití. Nemocní zůstávali v souladu s poznatky tehdejšího lázeňského lékařství v horkých koupelích, podávaných ve společných bazénech, často až několik dnů, tedy tak dlouho, až došlo k „rozežrání“ kůže. Termální voda byla využívána i k léčení kožních nemocí. U Vřídla byly k léčebným procedurám postaveny čtyři větší bazény, první pro nemocné s vnitřními a revmatickými bolestmi, druhý pro ty, kteří onemocněli svrabem; ve třetím byli koupáni malomocní a ve čtvrtém nemocní s kožními vředy.

Pitná kúra se však ujala až o 250 let později na podnět dr. Davida Bechera, který jako jeden z prvních provedl její chemickou analýzu. Léčba pitím se brzy osvědčila, zejména vynikla při nemocech žaludku, střev a jater a záhy potlačila nepřiměřené koupele.

I pitné kúry časem došly k extrému, nemocní byli nuceni pít postupně 11 – 51 pohárků po cca 140 m vody, tedy 1,5 – 7 litrů denně. Vědeckým poznáním postupně došlo ke zmírnění a vzájemné harmonizaci obou základních druhů léčby, koupelové i pitné. Základem dnešní karlovarské léčby je opakované pití termální vody, které ve svém důsledku znamená zvýšený přísun vody a minerálních látek do těla a následně regulaci vodního a minerálního hospodářství organismu. Vedle přímého vlivu na sliznice, na látkovou přeměnu a detoxikační děje v tělesných buňkách ovlivňuje karlovarská léčba příznivě i mikrobiální osídlení střev a jejich produkci. Karlovarská léčba je tedy přírodní farmakologickou léčbou chorob a pooperačních stavů trávícího a žlučového ústrojí, jater, slinivky a některých onemocnění látkové přeměny (cukrovky) a močových cest.

Celkový obsah minerálních látek je cca 6,5 g v litru. Vypije-li pacient 1 litr karlovarské vody denně po dobu 3 týdnů, přijme 130-140 g těchto minerálních látek. Převedeno pro představu do půlgramových tablet (velikosti např. Aspirinu) jde o 260 až 280 tablet – zhruba o 13 tablet denně. Karlovarská léčba tedy není homeopatií, ani alternativním léčitelstvím, ale regulérní farmakoterapií přirozeně vzniklým a šťastně vyváženým souborem minerálních látek v účinné formě.

Po vypití projde karlovarská voda horním trávicím ústrojím a vstřebává se ve střevě. Její součásti jdou krevní cestou do jater anebo mízou (lymfou) přímo do tělového oběhu ke tkáním. Nepřekvapí proto, že se její vliv projeví v žaludku a střevech, v játrech a slinivce břišní, ale i v celkové látkové přeměně.

Pitná léčba se provádí vždy u pramenů po dobu nejméně 3 týdnů nalačno (půl až 1 hodinu před jídlem) ráno, večer a mnohdy i před obědem vypitím 200 až 600ml vody podle předpisu lékaře. Zároveň je nutné dodržovat „Desatero pravidel karlovarské pitné kúry. Neodmyslitelnou součástí komplexní karlovarské léčby je však nejen pitná léčba z karlovarských pramenů, ale i vhodná dieta a doplňující balneologické a fyzioterapeutické léčebné procedury.

Karlovarská voda je obsahem svých minerálních látek prospěšná i pro pokožku těla z toho důvodu je používána pro výrobu karlovarské kosmetiky.

Vřídlo se stalo nejen symbolem největších českých lázní, ale také jejich věčně pulzujícím srdcem. Na něm je závislé snad vše, co dělá Karlovy Vary lázněmi – zásobuje termální vodou všechna lázeňská zařízení, dodává plynný oxid uhličitý (CO2) pro vanové koupele, poskytuje základní surovinu pro výrobu karlovarské vřídelní soli i pro zkameňování suvenýrů.

Tento gejzír vydá za minutu průměrně 2000 litrů minerální vody. Dnes je kromě Zámeckého pramene jediným pramenem využívaným ke koupelím. Vřídlo se ale užívá i při pitné kúře. V prostoru kolonády je umístěno celkem 5 pitných stojanů s vřídelní vodou o teplotách 72, 50, 30 °C. Sloupec vřídelní vody je díky tlaku schopen vytrysknout až do výšky 12 metrů.

Na Vřídle jsou závislé i ostatní karlovarské prameny, které představují vlastně jen větve, oddělující se od hlavního výstupního kmene termy.

Léčivé schopnosti tohoto zřídla možná přispěly k rozhodnutí císaře Karla IV. vybudovat zde lázně. O objevení Karlových Varů vypovídá reliéf umístěný nad pramenem.

Vyvěrá uvnitř bývalé Zámecké kolonády (dnešních Zámeckých lázní), postavené dle plánů vídeňského architekta Ohmanna. Za pramenní vázou je pískovcový reliéf znázorňující „Ducha pramenů“.

Vídeňský architekt Ohmann, využil zajímavý nápad městského Pramenního úřadu – vyvést malou část vody Dolního zámeckého pramene po řadě zásahů do jímání na úroveň o několik metrů vyšší – do pavilónku, který byl nad tímto přívodem postaven v roce 1912. Dnes jsou prameny zachyceny vrty.

Pramen se od svého objevení (1838) několikrát ztratil a znovu objevil. Uskutečnilo se několik vrtů, díky nimž může být i dnes lázeňskými lékaři předepisován.

Už od 16. století je užíván k lázeňské léčbě. Dříve hlavně ke koupelím. Vodu z oblíbeného pramene bylo kdysi možné koupit téměř ve všech českých lékárnách.

Od 16. století do roku 1945 se jmenoval Nový pramen. Voda z něho vyvěrající byla svého času více oblíbená než ta z Mlýnského pramene. Měl i svou kolonádu Nového pramene, která byla později přestavena a pojmenována jako Mlýnská.

Voda tohoto zřídla byla využívána k výrobě karlovarské léčivé soli. Koncem 18. století se prý svou vydatností a silou mohl měřit s Vřídlem. Kníže Václav je vyveden do dvou pramenních váz. Pramen I vytéká přímo v kolonádě, pramen II před kolonádou naproti orchestřišti.

Původně nazývaný pramen Alžbětiných růží. Vznikl spojením čtyř menších pramenů.

Od 16. století do roku 1945 se jmenoval Nový pramen. Voda z něho vyvěrající byla svého času více oblíbená než ta z Mlýnského pramene. Měl i svou kolonádu Nového pramene, která byla později přestavena a pojmenována jako Mlýnská.

Voda tohoto zřídla byla využívána k výrobě karlovarské léčivé soli. Koncem 18. století se prý svou vydatností a silou mohl měřit s Vřídlem. Kníže Václav je vyveden do dvou pramenních váz. Pramen I vytéká přímo v kolonádě, pramen II před kolonádou naproti orchestřišti.

V půlce 19. století vytryskl při hloubení základů pro Vojenský lázeňský ústav. Původně se jmenoval Císařský pramen. Vytéká v prostorách VLÚ vedle kolonády.

Slabě mineralizovaný pramen se silnými vývěry CO2 se využívá pouze k měření. Nachází se s v kamenném pavilonu a veřejnosti je nepřístupný. Neoficiálně bývá jako 13. pramen označován proslulý likér Becherovka.

Původní jímka z r. 1884 v průběhu času zanikla. V roce 1993 byl pramen zachycen novým vrtem v blízkosti Parkhotelu Richmond. Není v rámci pitné kúry užíván běžně.

Vyvěrá v Sadové kolonádě, kam byl přiveden v rámci rekonstrukce kolonády v roce 2001. Z hlediska jeho zpřístupnění veřejnosti je to nejnovější karlovarský pramen. Hadím byl nazván na památku užovek, které kdysi žily v hojném počtu za kolonádami.