L'acqua delle terme è sulfureo-salso-bromo-iodica ed è captata direttamente dalle vene sorgive che si estendono per un lungo tratto di costa che va da Porto Badisco a Castro che acquista particolare consistenza in quattro grotte comunicanti con il mare.
I nomi delle grotte sono: Gattulla, Fetida, Solfurea e Solfatara. Quando l' acqua arriva agli stabilimenti viene sottoposta a un processo di eutermalizzazione, che la porta dai 30 C° originari ai 36-37 C° necessari per il suo utilizzo terapeutico.
Questa acqua non può essere bevuta essendo ricca di sali. Le Terme di Santa Cesarea adottano una linea terapeutica denominata 'Linea Blu', che insieme alle classiche metodiche termali, affianca valide e consolidate tecniche riabilitative e programmi personalizzati, rivolti al benessere psico-fisico globale dell'individuo, utilizzando anche tecniche orientali.
Bagni e fanghi risultano molto efficaci nella cura delle malattie artroreumatiche come l' osteoartrosi. I soli bagni sono indicati in alcune malattie dermatologiche come le dermatosi, l'acne, gli eczemi e la psoriasi.
Le inalazioni con l'acqua di Santa Cesarea sono indicate per la cura di tracheiti, sinusiti, bronchiti, faringiti, laringiti, tonsilliti. Le insufflazioni endotimpaniche curano il deficit uditivo conseguente a deposito di catarro nelle tube, le irrigazioni nasali combattono invece la sinusite purulenta e la rinite crostosa.
Bagni e lavande vaginali trovano indicazione in ginecologia nelle flogosi pelviche, nelle vaginiti e nelle leucorree.Le terme sono aperte da maggio a novembre.

