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北投溫泉位於台北市北投區，依範圍大小，有廣義及狹義兩種說法：
廣義的北投溫泉，泛指台灣北部紗帽山、大屯火山群、七星山火山巖層間、金山斷層等地，沿磺溪谷地分布之溫泉，包括地熱谷溫泉、硫磺谷溫泉、頂北投溫泉、雙重溪溫泉（行義路溫泉區）和龍鳳谷溫泉等。
狹義的北投溫泉，為多數人印象中的北投溫泉，是指地熱谷溫泉，亦即新北投車站附近的溫泉區，本文以此為記。
地熱谷一帶開發於1911年，由於曾有遊客失足跌入高溫區域而被燙死，因此地熱谷昔日稱作地獄谷或鬼谷，北投當地居民則稱之磺水頭，也因其水色呈綠色而有玉泉谷之稱。周圍的地質為中新世沉積巖，也可觀察到安山熔巖流，泉溫高達90℃，酸堿值約pH1.4，每日出水量約為2000立方公尺。在地熱谷下遊約150公尺處，是孕育具放射性元素的北投石的重要地點，但因人為破壞，現時只能在北投溫泉博物館中欣賞。
北投溫泉的泉質可分為有青磺泉、白磺泉和鐵磺泉三種：
[編輯] 青磺泉青磺泉為天然湧泉，地熱谷溫泉便是青磺泉，水色呈半透明的黃白色，具有硫磺味，水溫約50-75℃，酸堿值為pH1-2，硫酸根離子約2600ppm、氯離子約3000ppm、鈉離子約1000ppm，是一種酸性硫酸鹽氯化物泉。
白磺泉白磺泉指引山泉水或溪水入溫合地，讓清水吸納火山氣體和地熱所形成的人工溫泉。硫磺谷溫泉便是白磺泉的一種，主要分布在陽金公路西側，十八分大磺嘴一帶。溫泉略帶硫磺味，酸堿值約pH4-5，泉溫約45℃，不宜大量飲用。 現在還有醫師研究發現，白磺泉泡10分鐘之後，比起一般熱水還有碳酸氫泉，肺活量提升最多，但醫師也提醒，白磺泉屬於硫磺泉，最多只能泡個20分鐘，密閉空間泡太久，可能會中毒，灼傷呼吸道。
鐵磺泉鐵磺泉分布於雙重溪溪谷一帶，屬於中性碳酸鹽溫泉，是一種溫度較低，約40至60℃的溫泉，沒有臭味，透明的淡褐色，而池底則常沉澱著鐵石灰質礦物，泉源附近常堆有石灰華層。據指所含有的鐵礦物質對神經痛、皮膚病、風濕有一定療效。
1894年（清光緒20年），首位在北投溫泉開設溫泉俱樂部的是德國硫磺商人奧裏（Quely）。翌年（乙末割台）10月10日，日本角田海軍少將及仁禮台北縣書記官，赴北投視察溫泉。17日，水野民政結長等人在出席士林舊街國語學校開校式後，亦到北投視察。11月，總督樺山資紀也來視察該地，在現今北投溫泉博物館旁的北投溪，漸漸形成湯瀧浴場。
1896年，日本人平田源吾在此設立了天狗庵旅舍，是台灣第一家溫泉旅社，2010年11月底舊天狗庵旅舍及將開新飯店加賀屋北投；至1905年（明治35年），平田源吾募款建成普濟寺，供奉湯守菩薩，於10月17日舉行了開眼儀式，以保祐當地溫泉業的發展。1905年，台北博物館員工岡本要八郎和春源三壽在北投溪發現北投石。1909年(明治42年)8月10日平田源吾發行了《北投溫泉誌》，成為日後重要的北投溫泉歷史研究文獻。1913年（大正2年）6月，在日本政府台北州廳主導設立北投溫泉公共浴場，當時是仿照日本靜岡縣伊豆山溫泉的格局興建，共花費5萬6千多日圓。及後，日本朝香宮鳩彥王殿下、高松宮宣仁親王殿下和久邇宮邦彥王殿下分別在1927年和1928年先後參訪北投公共浴場。
在1960年代-1970年代（民國50-60年代），溫泉旅館大量建立，估計當時有高達70多間溫泉旅館經營，然而，在1975年後的20年間，溫泉旅館業走下坡，有近50家溫泉旅館相繼停業。這段期間，只有2家新開的溫泉旅館，可能是因為「女性侍應生」制度的廢除、經營模式不善、公共建設不足、以及溫泉過度開發等原因所造成。1998年，內政部將北投公共浴場列為三級古跡，將之整修為北投溫泉博物館。隔年，觀光局將1999年定為「北投溫泉年」，推動全民認識北投溫泉資源與文化，重新帶起北投的溫泉產業。
與陽明山溫泉、關子嶺溫泉、四重溪溫泉並列日治時期台灣四大名泉。
色情產業在台灣日治時期，北投溫泉已有「女性侍應生」的制度，遊客可指定女性侍應生接待沐浴，故此當時的北投溫泉成為知名的聲色場所，一直承續至民國時代。在美軍駐台時，更常有美軍召妓娛樂，1954年4月30日，北投的「女侍應生住宿戶聯誼會」成立，使北投成為合法的風化區。1967年12月22日，美國《時代周刊》更以北投溫柔鄉為題，介紹北投溫泉，文中刊載了一位美國軍人與兩位女侍應生共浴的照片。由於色情業氾濫，有損國際形象，「女性侍應生」制度於1979年被政府廢止。
如今的北投溫泉已轉型為純粹觀光、休閑導向，色情業已全面絕跡。
限時專送在女性侍應生服務盛行的日治時期，為了便利侍應生往來各個溫泉旅館，應運而生有了「限時專送」這個特別的接送服務。最初使用的交通工具主要是黑轎車和三輪車；到了1950年代，逐漸轉由機車接送。要加入限時專送這個行業，必須加入車隊，繳交行費，接受排班，而客人可經由車行安排專車接送服務。除了接送侍應生之外，限時專送也會接載北投當地居民上下山、代購生活用品和及替遊客指引方向。1979年，政府廢止公娼之後，限時專送這個行業也受到影響。至1999年，區公所成立巡守隊，由一批限時專送車隊的隊員擔任安全守衛巡邏工作。
那卡西
起初北投的溫泉業者為了娛樂日本和台灣的客人，分別有三味線和南管的音樂。1925年，隨著收音機時代的來臨，自行創作的流行歌曲成為一項主要的娛樂。「那卡西」是日語的音譯，指的是一種流動式走唱的行業，而北投便是台灣那卡西的發源地，當地許多溫泉旅館都有多個那卡西樂團，整個溫泉區的那卡西樂團達上百團之多。音樂除了當時流行的創作歌謠外，也有從日語歌曲重新填詞的作品。樂器也由最早的三味線，轉變為西洋的手風琴、吉他等樂器，後期也使用電子琴。那卡西藝人必須熟記上百甚至上千首的歌謠，這些歌謠包括英語、日語、國語、台語等，客人點歌之後，要在幾秒內找到該樂譜開始演唱。1979年之後，隨著溫泉業的沒落和客人喜好轉為卡拉OK，那卡西這項工作也由北投溫泉區出走到台灣各地發展。
