Il comune si trova in Val Brembana, infatti è attraversato dal fiume Brembo che divide in due il paese, ed è situato in una valle naturale, circondata da rilievi la cui vetta più alta è rappresentata dal monte Zucco che raggiunge i 1.366 metri.

L'acqua minerale naturale di San Pellegrino Terme sgorga da tre sorgenti di identica composizione, situate l'una in prossimità dell'altra, alla base della falda meridionale di una rupe di natura dolomitica.

La sorgente più elevata e più abbondante è la "Palazzolo"; le altre due sono denominate "Salaroli" e "Fonte Vecchia".

L'acqua scaturisce da strati profondi della crosta terrestre, al riparo da infiltrazione di acque superficiali, ad una temperatura costante di 26 gradi centigradi.

La loro azione terapeutica si indirizza alle malattie dello stomaco e dell'intestino, del fegato e delle vie biliari.

È consigliata nelle disfunzioni del ricambio, nelle malattie dei reni e delle vie urinarie ed in particolare nei casi di calcolosi renale, anche come trattamento post-operatorio.

Presso le terme opera il centro di diagnosi e cura delle sordità rinogena che attraverso visite specialistiche, esami impedenzometrici ed audiometrici è in grado di ammettere pazienti alla terapia insufflatoria (insuflazioni endotimpaniche e polotzer crenoterapico).

Centri di fisiopatologia respiratoria e motoria, completi delle più moderne attrezzature diagnostiche e terapeutiche (laserterapia, elettroterapia, magnetoterapia, ultrasuonoterapia, marconiterapia, camerini per massaggio e chinesiterapia, palestra, ecc.) sotto la guida di personale medico e paramedico altamente qualificato, permettono l'attuazione di iter riabilitativi completi ed efficaci.

Attualmente però le Terme non sono operative in quanto è in fase di realizzazione un progetto di riqualificazione dell'intera cittadina che ha come punto centrale la costruzione di un nuovo stabilimento termale all'avanguardia.