무산군은 함경산맥 북서부의 백무고원에 해당하는 지역인데 대부분이 1,000m 이상의 높은 산지로 이루어져 있다. 남동쪽이 높고 북서쪽이 낮은 지세이다. 함경산줄기 대련골산(1,549m)과 도정산(2,199m) 사이의 설령 골짜기에서 발원한 신암천이 북서쪽을 향해 두만강으로 흘러든다. 온천은 이 하천 상류의 온천리 십리평에 위치해 있다. 무산읍에서 남쪽으로 78㎞ 떨어진 곳이다. 우리나라에서 해발고도가 매우 높은 온천 중 하나이다. 온천리의 지명은 십리평온천에서 유래했으며, 십리평온천의 이름은 십리평에서 유래하였다. 십리평이란 ‘속새골 마을에서 십리 떨어져 있는 평탄한 마을’이란 뜻이다. 이 지대의 1월 평균기온은 -13.0℃, 7월 평균기온은 20.0℃이다. 1일 평균일조량은 6.8시간 내외이다. 온천은 예부터 자연적으로 용출하는 것과 1970년대에 광천탐사과정에서 발견된 것들이 있다. 그 중 자연온천은 37℃로 수온이 높은 편이다. 광물질 함량은 230㎎/ℓ이며, 그 중에서 메타규산이 56㎎/ℓ 함유되어 있는 단순규토천이다. 만성골관절질병, 신경통, 신경염, 수술후유증, 만성습진, 마른버짐, 두드러기, 부인병 등에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이 지대의 기후요소, 심리평온천, 산악풍경에 기초하여 설립된 치료기관인 십리평온천요양소가 있다.