碳酸泉亦称二氧化碳泉，是指每升泉水中碳酸即二氧化碳的含量在1克以上的泉。它的医疗作用在心血管疾病的治疗上应用最为广泛且有显著疗效。年有人曾用碳酸泉浴治疗风湿性心脏病患者时，发现其心功能不全也获痊愈，因此，被人们誉为“心脏泉”。
在行碳酸温泉浴时，溶于水的二氧化碳可迅速被皮肤吸收，有人研究证明，在温度为34℃，入浴时间为30分钟的饱和二氧碳温泉浴中，经皮肤进入体内的二氧化碳可达6升之多。在碳酸温泉浴中，碳酸气对皮肤上的神经具有较特别的刺激作用，它形成无数个小的气泡，附着于机体的表面，并不断有新的小气泡附着，这样，有效的阻碍了温泉水对皮肤的直接刺激，阻止了机体向浴池的散热，起到一种缓和作用，因此，洗此种温泉浴，有一种轻松愉快之感。
洗碳酸泉浴时，经皮肤进入体内和附着在体表的二氧化碳均可刺激血管，可使皮肤血管高度扩张，血液循环加快，回心血量增加，使心脏的每分钟输出量和每搏输出量明显增加，有人证明，可增加30%~50%。这种心排出量的增加对心脏的负担并不太大，重体力劳动或者剧烈活动后，心排出量可增加到%，即使一般的进食后，也要增加20%左右。再者，心功能增强，心跳变慢，外周血管扩张，又产生降压效应，所以对心脏有一定的锻炼作用。
在碳酸泉浴中，由于二氧化碳进入体内，血液中的二氧化碳浓度增高，可以直接兴奋呼吸中枢，加大呼吸的深度和幅度，加强肺的通气量，降低肺泡中的二氧化碳分压，从而改变血中的缓冲系统，稳定酸碱平衡，加强肺内的气体代谢，强化了机体内的平衡。
碳酸泉浴对神经系统有兴奋作用，尤其是以不感温的碳酸泉浴效果更为明显，可以使浴者血压升高、精神振奋、欣快，用于治疗抑郁型神经症。对自主神经亦有明显的兴奋作用，故神经兴奋性增高的患者不宜洗碳酸泉浴。
有些学者还认为，碳酸泉浴还可以改善细胞氧化还原的方式，作用于代谢过程，使组织中的水解蛋白增多，肝肾功能增高。可降低血糖，对于血糖水平高的患者其疗效更为显著。
由于饮用碳酸泉水，可促进胃液中游离盐酸分泌及胃肠蠕动，有增加食欲促进消化的功能，故饮用碳酸泉水可治疗功能性消化不良、慢性胃炎、胃酸缺乏症、便秘等。