Hoạt động của mạch nước phun, cũng giống như hoạt động của tất cả các mạch nước nóng, là do nước trên bề mặt dần dần thấm xuống mặt đất cho đến khi gặp đá bị nung nóng bởi magma. Sau đó, nước được nung nóng bởi năng lượng địa nhiệt quay trở lại mặt đất bằng cách đối lưu thông qua các lớp đá xốp và bị nứt. Các mạch nước phun khác so với các mạch nước nóng không phun trào trong cấu trúc ngầm của chúng, bao gồm một lỗ thông hơi nhỏ trên mặt đất được kết nối với một hoặc nhiều ống hẹp dẫn đến hồ chứa nước ngầm và các lớp đá được nén chặt vào nhau bởi áp suất.[5]

Khi mạch nước phun đầy, nước ở đầu cột nguội dần, nhưng vì sự chật hẹp của kênh, nên không thể làm lạnh đối lưu của nước trong hồ chứa. Nước ở trên mát hơn và nó ép dòng nước nóng ở bên dưới, không giống như nắp của một nồi áp suất, nó cho phép nước trong hồ chứa trở nên quá nóng, nghĩa là giữ trạng thái lỏng ở nhiệt độ cao hơn áp suất chuẩn của điểm sôi.[5]

Sau đó, nhiệt độ của nước ở gần đáy của mạch nước phun tăng đến điểm bắt đầu sôi sau đó đẩy các bọt khí lên đỉnh của cột nước. Khi chúng xuyên qua lỗ thông hơi, một lượng nước tràn ra hoặc văng ra, làm giảm trọng lượng của cột và do đó gây áp lực lên mặt nước. Với sự giải phóng áp suất này, nước sẽ trở nên cực nóng rồi nhanh chóng chuyển thành hơi nước và sôi dữ dội khắp cột nước. Kết quả là bọt nước vỡ ra thành hơi nước và nước nóng và sau đó phun ra khỏi ống thông hơi của mạch nước.[4][6]

Điều kiện quan trọng cho phép một mạch nước phun trào là nhờ một chất được gọi là geyserite được tìm thấy trong những tảng đá gần đó. Geyserite - chủ yếu là Silic dioxit (SiO2), được hòa tan từ các tảng đá và lắng đọng trên các bức tường của hệ thống dẫn nước của mạch nước phun và trên bề mặt. Các lắng cặn khiến hệ thống đưa nước đến bề mặt có áp suất lớn. Điều này cho phép áp suất tác dụng lên tất cả các hướng lên tới đỉnh và không bị rò rỉ ra khỏi sỏi hoặc đất xốp thường ở dưới các khu vực mạch nước phun.[5]

Cuối cùng, nước còn lại trong các mạch nước lạnh dần xuống dưới điểm sôi và vụ phun trào kết thúc; nước nóng dưới mặt đất bắt đầu chảy trở lại vào hồ chứa, và toàn bộ chu trình này bắt đầu lại. Thời gian phun trào và thời gian giữa các vụ phun trào kế tiếp của các mạch nước phun rất khác nhau; Strokkur ở Iceland phun trào vài giây trong mỗi vài phút, trong khi mạch nước phun Grand ở Hoa Kỳ phun trào lên đến 10 phút mỗi 8-12 giờ.[5]