万柏林神堂沟温泉中化学成分含量丰富，种类齐全，依据我国热矿泉温泉分类标准。被定名为含锶硫酸-钙镁型温泉水（山西省地质工程勘察院），含偏硅酸、锶、溴、锌、锰、钴、硫化氢、硫酸盐等多种对人体有益的化学成分，多种矿物质具有极高的医疗保健价值。
泉水在成井初期温度已达到43℃，是浴疗温泉中的最佳温度（42℃左右）。水井布置于边山断裂内侧，井深603米，水位埋深33米，单井出水量2520立方米每天，水位降深32米。