かみのやま温泉が湯治場として古くから重宝されてきた最大の要因は、その優れた泉質にあります。泉質は主にナトリウム・カルシウム・塩化物・硫酸塩温泉（弱アルカリ性）。肌の不要な角質をやさしく洗い流す「弱アルカリ性」の清浄作用と、肌にしっとりとした潤いのヴェールをまとわせる「硫酸塩泉」の保水作用を併せ持ち、群馬の草津温泉、山形県内の温海温泉などと並んで「日本三大美肌の湯」の一つに数えられる実力を誇ります。
浴用における主な効能としては、きりきず、末梢循環障害、冷え性、うつ状態、皮膚乾燥症などが挙げられます。入浴直後から肌表面がなめらかになり、湯上がり後も芯から温もりが持続するため、厳冬期の山形でも湯冷めしにくいのが大きな特徴です。
また、宿泊せずともその恩恵を全身で享受できるかみのやま温泉の日帰り温泉スポットも充実しています。街中には江戸時代からの歴史を受け継ぐ公衆浴場（共同浴場）が点在しており、地元の人々とともに古き良き湯浴みを楽しめます。
- 下大湯（しもおおゆ）：上山温泉発祥の地とも称される最も古い共同浴場。大人150円（洗髪料別）という驚異的な価格で、加水・加温を極力抑えた熱めの源泉掛け流しが楽しめます。湯船の中央に鎮座するレトロな湯口は必見です。
- 二日町共同浴場：広々とした浴室と清潔感のある設備が魅力。地元住民の憩いの場でありながら、観光客も温かく迎え入れてくれる風土が息づいています。
- 無料の足湯巡り：上山城敷地内にある「上山城足湯」をはじめ、温泉街には合計5カ所以上の足湯が整備されています。蔵王連峰や城の天守を眺めながら気軽に浸かることができ、散策途中の休憩スポットとして人気を博しています。
