Lekoviti izvori Lukovske Banje se javljaju duž raseda, koji su uslovili postanak kotlinice. Više toplih izvora izbijaju na kontaktu krečnjaka, kvarcita i serpentina. Oni se nalaze na platou sa obe strane Lukovske reke. Termalno-mineralne vode su zemno-alkalni kiseljaci slabe mineralizacije. Pet izvora Gornje banje slabo su mineralizovana, imaju znatan sa­držaj ugljen-dioksida i miris sumpor-vodonika. Tri izvora Donje banje (broj X, XI i XIII) imaju nešto veću mineralizaciju, a manji sadržaj ugljen-dioksida. Izvori od broja V do X, čine prelaz izmedju ovih dveju grupa jakih izvora. Temperatura vode toplih izvora Gornje banje iznosi 38 do 56°C, a Donje banje 36° do 55,2°C. Temperatura hladnog izvora u Gornjoj banji je 24°C, a hladnog izvora u Donjoj banji 22,1°C. Mineralni izvori su izdašni, a naro­čito najlekovitiji koji daje 20 litara vode u sekundi.

Po iskustvu, najlekovitije su termomineralne vode novog kupatila "Šljivak", koje izbijaju iz nanosnog materijala, uz pratnju gasova, u količini oko 1,5 l/s vode, sa temperaturom od 32 do 43°C.

Vode banje blagotovorno deluju pri lečenju kod reumatičnih oboljenja (reumatični artritis bez kliničkih znakova akutne upale), degenerativnih oboljenja kičme (aritroza, spondiloza i deformativne spondilartroze, lumboišijadikus, pariartitis - sindrom bolnog ramena), kao i  nakon povreda na koštano-zglobnom sistemu.

U poslednje vreme intezivno se vrše ispitivanja na potvrdjivanju blagotvornog delovanja vode sa izvora kisele hipoterme u Donjoj banji na organe za varenje.