การก่อตัวของน้ำแร่ธรรมชาติเริ่มต้นจากการตกตะกอน (ฝนและหิมะ) ที่แทรกซึมเข้าไปในน้ำใต้ดิน จากนั้นน้ำนี้จะถูกกรองผ่านชั้นหิน เช่น หินทราย กลุ่มบริษัท และหินปูนที่มีรอยแยกที่ได้รับการพัฒนาอย่างดี- โดยผ่านปฏิกิริยาเคมีอย่างช้าๆ ที่อยู่ลึกลงไปใต้ดินซึ่งสามารถคงอยู่ได้นานหลายทศวรรษไปจนถึงหลายร้อยหรือหลายหมื่นปี
การทำให้แร่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยการละลาย การสลับแคตไอออนที่ถูกดูดซับ ปฏิกิริยารีดอกซ์ การระเหยและความเข้มข้น และการผสม
น้ำที่ไหลผ่านชั้นหินบางชั้น เช่น หินปูนและโดโลไมต์ จะละลายแร่ธาตุจนกลายเป็นน้ำแร่ที่อุดมไปด้วยแคลเซียมและแมกนีเซียม หินภูเขาไฟ เช่น หินแกรนิต อุดมไปด้วยกรดเมตาซิลิซิก ชั้นหินที่ไม่สามารถซึมผ่านได้เหนือชั้นหินอุ้มน้ำ เช่น หินดินดานและหินดินเหนียว จะให้การปกป้อง
น้ำแร่จะถูกเก็บไว้ในชั้นหินอุ้มน้ำใต้ดินและเกิดขึ้นตามธรรมชาติผ่านเขตรอยเลื่อนทางธรณีวิทยาเพื่อสร้างน้ำพุจากบาดาล หรือสกัดโดยการขุดเจาะเทียม ยกตัวอย่างน้ำแร่ธรรมชาติจินเจียงในเมืองหม่านเจียง เทศมณฑลฟูสง มณฑลจี๋หลิน โดยตั้งอยู่ในแนวรอยเลื่อนแรงเฉือน-แรงเฉือนที่กำลังได้รับความนิยมทางตะวันตกเฉียงเหนือ ในระหว่างการไหลของน้ำใต้ดินไปตามรอยเลื่อน น้ำจะละลายและเพิ่มส่วนประกอบของแร่ธาตุที่ละลายน้ำได้ เช่น SiO₂ ในหินที่อยู่รอบๆ ทำให้เกิดเป็นน้ำแร่ประเภทกรดเมตาซิลิก
