定襄县水质优良的区域主要集中在温泉度假区及牧马河陈家营断面周边。其中汤头温泉、神汤都温泉乐活园等地的温泉水富含氡、氟、硫化氢等矿物质，水温稳定在50℃左右，具有显著的医疗价值。牧马河陈家营断面2024年6月监测数据显示水质达Ⅱ类标准，优于同期滹沱河定襄桥（Ⅴ类）等周边水体。

从权威监测数据来看，定襄县水环境质量呈现显著的区域差异性。忻州市生态环境局2024年通报显示，牧马河陈家营断面1-6月水质稳定在Ⅱ-Ⅳ类，其中6月达到Ⅱ类优良标准，主要指标符合《地表水环境质量标准》GB3838-2002中集中式生活饮用水地表水源地二级保护区要求。相比之下，同属定襄县的滹沱河南庄断面同期为Ⅲ类，定襄桥断面更长期处于Ⅴ类水平。这种差异与当地水文地质条件密切相关——牧马河流域以花岗岩地层为主，水体矿物质含量适中；而滹沱河定襄桥段流经工业聚集区，受人为活动影响较大。温泉水质方面，汤头温泉经检测含氟量达8.9mg/L、氡浓度1820Bq/m³，达到国家医疗热矿水命名标准，其地热井深达1800米，形成于太古界变质岩裂隙含水层，水温常年保持在48-52℃之间。定襄县疾控中心2024年二季度城区龙头水检测报告也显示，市政供水浊度、总硬度等12项指标全部合格，其中总大肠菌群未检出，说明经过处理的饮用水安全可靠。综合来看，定襄优质水体集中在两类区域：一是深层地热形成的温泉带，二是受工业污染较小的自然河流上游段，这些区域的水质不仅满足生活用水需求，部分指标还具有特殊的保健功能。