泥疗治病的基础是治疗泥的化学成分，最重要的当属矿物质和微量元素。泥疗过程中，泥土中的化学物质会通过物理、化学、生物、辐射等作用方式影响机体，从而达到治疗保健的作用。
物理作用：泥土导热性低，保温能力大，具有一定的可塑性和粘滞性，故经加热后用于治疗时，对人体具有明显的温热作用，可使皮肤充血，毛细血管扩张，降低血液循环阻力，改善组织的血液供应，增强新陈代谢功能，同时可影响和改善心肌的收缩能力和冠状动脉的血液循环。当泥土与皮肤接触时，对机体产生一定的压力和摩擦刺激，并可产生局部电流，改变末梢神经兴奋阀，增强皮肤对某些化学物质的渗透性和吸附率。
化学作用：化学作用是指泥中的各类化学成分，盐类物质、有机物质、胶体物质、维生素、激素、气体等，或附着于体表，或刺激皮肤，或通过皮肤进入人体内，从而发生的化学作用。例如治疗泥中的有机酸能促进皮肤弹性及细胞增生，腐殖酸有清除自由基和加速伤口愈合的作用。
生物作用：泥土是微生物的巨大资源库，含有不计其数的菌类，有些菌类能抑制免疫系统，防止产生排异反应的药物，有些菌类对癌细胞有抵抗作用，有些菌类有生物降解作用，可以分解表皮的脱落物、汗腺的排泄物等。
辐射电离作用：某些治疗泥中含有放射性物质，会对机体产生辐射和电离效应，例如矿泥中的微量氡，可以释放出α、β、γ射线，穿透机体，形成带电离子，从而可以调节心血管功能吗，提高免疫细胞功能。