Gülbahçe Mahallesi’nin bir kilometre güneydoğusunda deniz kenarında bulunmaktadır. Sıcak su kaynaklarının, yüzeye erişirken büyük oranda soğuk deniz suyu ile karışması nedeniyle hazne kaya sıcaklığı düşük olup, sıcaklığı 35°C’dir. Urla ilçe merkezine 15 kilometre uzaklıkta olan hidrotermal karstik kaynak niteliğindeki Gülbahçe Ilıcası, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü (İYTE) sınırları içerisinde yer almaktadır.

Deniz kıyısından çıkarak denize boşalan bu ılıca, romatizma ve cilt hastalıkları tedavisinde kullanılmaktadır. Kaplıcanın etrafında yaklaşık 5000 yıllık Değirmen Höyük ve Helenistik döneme ait olduğu düşünülen kalıntılar bulunmaktadır. Söz konusu kalıntılar Gülbahçe Ilıcasının uzun bir süredir kullanıldığını düşündürmektedir. Tatar Deresi’nin denize ulaştığı yerde bulunan Gülbahçe Ilıcası’nda taş hamam dışında herhangi bir tesis bulunmamaktadır. Ne zaman inşa edildiği tam olarak bilinmeyen bu taş yapı, Kleopatra (Roma) Hamamı olarak adlandırılmaktadır. Hamamın yakın bir dönemde tamir gördüğü tavan kaplamasında kullanılan betondan anlaşılmaktadır. Roma Hamamı olarak adlandırılan bu yapının günümüze ulaşabilen kısmında Roma dönemine ait herhangi bir buluntu veya mimari kanıta rastlanamamıştır. Ancak Gülbahçe Körfezi’nin doğu kıyısında bulunan Özbek Köyü’nde bir Geç dönem Roma villasının mozaik taban kalıntılarının mevcudiyeti, Gülbahçe Ilıcasının Roma döneminde de kullanılmış olabileceğini düşündürmektedir.

Urla jeotermal sahası (İçmeler çöküntü sahası) içerisinde yer alan Gülbahçe Ilıcası, kireçtaşlarından derinlere sızan deniz sularının ve meteorik suların magmatik sokulumlar etkisiyle ısınarak (derin rezervuar=akifer sıcaklığı 100-107°C) yüzeye çıkması ve bu esnada az oranda soğuk yeraltı ve deniz suyu ile karışması sonucunda oluşmuştur. Bu nedenle ılıca suyu bileşimindeki deniz suyu oranı yüzde 76-82 oranında değişmektedir. Sıcak su, hamamın gerisindeki kireçtaşları içerisindeki derin bir yarıktan ve kumsalda bazı noktalardan kabarcıklar halinde çıkmaktadır. Bu alandaki sıcak su kaynağının yüzey sıcaklığı 35 ile 37˚C arasında değişmekte olup, sodyumlu klorlu sular sınıfındadır. Uzun bir yol izleyen termal sular, altta kalsiyum bikarbonatlı bir jeokimyasal bileşime sahipken yüzeye yakın kesimde deniz suyuyla karışması nedeniyle sodyumlu klorlu bir özellik kazanmıştır. Nitekim ılıca suları için yapılan bir hidrojeokimyasal incelemede litrede miligram (mg/l) olarak sırasıyla klor, sodyum, sülfat, kalsiyum, magnezyum, potasyum ve bikarbonatın mevcut olduğu ifade edilmiştir. Silis miktarı ise ılıca suyuna deniz suyu karıştığı için oldukça düşüktür. Debisi saniyede 10 litre olan ılıcanın radyoaktivitesi 1,7 Eman, pH’ı ise 6,8-7,2 arasındadır (Dünya Sağlık Örgütü’nün belirlemiş olduğu sınır limitler dâhilindedir). Bunun yanında elektriksel iletkenlikleri 34.390-58.400 mS/santimetre, suda çözünmüş toplam katı madde içerikleri 54.100-58.400 mg/l arasında değişmektedir. Ayrıca 0,18 mg/l arsenik içermektedir. Sertlik derecesi yüksek olan ılıca suyu içmece olarak kullanmaya uygun değildir. Gülbahçe Ilıcası, Gülbahçe’yi veya çevresini ziyaret eden ziyaretlerce münferit olarak, taş hamam içindeki termal havuzda banyo almak suretiyle (kaplıca olarak) kullanılmaktaydı. Ancak günümüzde İYTE arazisi içerisinde yer aldığı için etrafı tel örgü ile çevrili olup, ziyaretçi kabul edilmemektedir. Böyle olmakla birlikte bazı ziyaretçilerin kendi imkânlarıyla ılıcaya ulaştığı da bilinen bir gerçektir.