Le acque termali di Bibione Thermae hanno presenze di microelementi che attestano i contatti con la sottostante formazione calcarea mesozoica. Fin dai primi anni ottanta furono commissionate analisi geochimiche delle acque termali a vari Istituti, tra cui il C.N.R. di Pisa, l'Università di Padova e di Trieste. La classificazione idrogeochimica dei campioni è stata effettuata utilizzando il diagramma di Piper attraverso cui è stato possibile individuare l'uniformità delle acque provenienti dai due pozzi e la loro classificazione al tipo "bicarbonato alcalino", più in particolare di tipo "alcalino bicarbonato sodico". In letteratura si definiscono bicarbonate le acque che possiedono l'anione bicarbonato HCO3 in modo predominante rispetto a tutti gli altri anioni. Tra le bicarbonate si distinguono le alcaline per la prevalenza del sodio con i catoni Na. Le acque termali risultano, ora come allora, batteriologicamente pure ed in rapporto alla quantità di minerali disciolti sono classificate come medio-minerali. Attraverso un'analisi più dettagliata dei rapporti tra i vari ioni presenti nell'acquifero, compiuta con diagrammi di correlazione dell'indagine geochimica isotopica e quella dei gas disciolti, si è accertato che i campioni presentano caratteristiche peculiari affini a quelli di acque termali di altre aree, appartenenti a circuiti termali profondi (Sedea 1995), ad ulteriore riprova della circolazione idrotermale profonda ed a garanzia della potenzialità e durata nel tempo della risorsa idrotermale. Attualmente le analisi chimiche vengono effettuate dall'A.R.P.A.V. (Agenzia Regionale per la Prevenzione e la Protezione Ambientale del Veneto), Ente accreditato per l'analisi dei campioni di acque termali della Regione Veneto.