Οι άφθονες θερμές πηγές είναι ένα άλλο ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της Νισύρου. Σε πολλά σημεία κατά μήκος των ακτών του νησιού αναβλύζει ζεστό νερό, σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 30 έως 60 βαθμούς. Πρόκειται για ανάμειξη θαλασσινού και βρόχινου νερού με τα γεωθερμικά ρευστά του ανώτερου θερμού ορίζοντα. Αυτά, θερμά και ελαφρότερα, καταφέρνουν να φτάσουν κοντά στην επιφάνεια ακολουθώντας τα μεγάλα ρήγματα και ρωγμές της περιοχής.
Οι πιο γνωστές από τις θερμές πηγές είναι αυτές των Λουτρών, 1500 μέτρα βόρεια από το Μανδράκι και της Θερμιανής, δίπλα στο εκκλησάκι της Παναγιάς της Θερμιανής, στη βόρεια άκρη του χωριού των Πάλων. Και οι δύο κατατάσσονται στις «ιαματικές υδροθειούχες αλιπηγές».
Η πηγή της Θερμιανής είναι γνωστή από της αρχαιότητα. Η επιγραφή που βρέθηκε στα ερείπια της μεγάλης στοάς των Ρωμαϊκών λουτρών, τα οποία λειτουργούσαν στην ίδια περιοχή, «Όλβιος άνερ ός κατ’ ελάινον ουδόν Ιπποκράτους βαλανείων νοσειρών νόσων ώδ’ έσσεται» (Ευτυχισμένος ο άνδρας που θα γίνει έτσι (θα ιαθεί), [μόλις διαβεί] το ελέινο (από ξύλο ελιάς) κατώφλι των λουτρών του Ιπποκράτη [που ξεπλένουν] τις βλαβερές αρρώστιες), ενισχύει την άποψη ότι ο πατέρας της ιατρικής Ιπποκράτης είχε διαλέξει την πηγή αυτή της Νισύρου σαν ιαματικό λουτροθεραπευτικό κέντρο.
Στην ίδια πηγή αναφέρεται πιθανά και ο Φλωρεντίνος μοναχός Cristoforo Buondelmonti σαν ιαματικά λουτρά:
“Ad trionem in pede montis, contigua maris, spelunca consistit, ad quam circumstantes, doloribus oppressi, accedunt, et, diu morati, in patriam incolumes reventuntur”, που σημαίνει: «Στην κοντινή ακτή, στις παρυφές του βουνού, υπάρχει μια σπηλιά όπου όσοι υποφέρουν από πόνους έρχονται να γιατρευτούν, μένουν για κάποιο διάστημα και κατόπιν αναχωρούν υγιείς».
Η τελευταία περίοδος κατά την οποία λειτουργεί θεραπευτικό κέντρο στην περιοχή είναι από το 1895 έως τις αρχές της δεκαετίας του ‘30, τα γνωστά «Λουτρά Παντελίδη», στους Πάλους. Σήμερα έχουν αναστηλωθεί τα παλαιά λουτρά, δεν είναι όμως ακόμη έτοιμα να λειτουργήσουν. Η θερμοκρασία της πηγής είναι 33 βαθμοί, αναμένεται όμως να αυξηθεί κατά 8-10 βαθμούς εάν αντληθεί το νερό.
Τα νερά της θερμής πηγής των Λουτρών στο Μανδράκι εκμεταλλεύονται τα Δημοτικά Λουτρά Μανδρακίου από το 1872. Είναι φημισμένες οι θεραπευτικές της ιδιότητες στις ρευματοπάθειες, αρθροπάθειες, δερματικές παθήσεις και παθήσεις του κυκλοφοριακού συστήματος. Η μέγιστη θερμοκρασία της πηγής είναι 46 βαθμοί.
Μια τρίτη γνωστή θερμή πηγή είναι αυτή στον όρμο του Αυλακιού. Τα νερά της είχαν χρησιμοποιηθεί για λουτροθεραπείες πριν εγκαταλειφθεί ο οικισμός. Το ζεστό νερό αναβλύζει σήμερα μέσα στη θάλασσα και η μέγιστη θερμοκρασία του είναι 59 βαθμοί.