おにやまホテルの真骨頂といえば、敷地内に湧き出る豊富な自家源泉を贅沢に使った湯浴み体験です。とりわけ名高いのが、別府エリアでも屈指のスケールを誇る「鬼山の湯露天風呂」です。巨大な岩風呂と立ち込める湯けむりは圧巻で、鉄輪名物の高温の源泉を惜しみなく注ぎ込む湯口からは、硫黄とミネラルを含んだ独特の香りが漂います。かつて一部の口コミで見られた「湯加減のばらつき」についても、リニューアルに伴う温度管理バルブの適正化が進み、適温が維持されています。
対照的な魅力を放つのが、屋上に設置された「展望露天風呂空の湯」です。昼は別府湾の青い海原と高崎山の稜線を望み、夜には湯けむりが幻想的なオレンジの街灯に照らし出される鉄輪ならではの夜景を一望できます。大浴場だけでなく、宿泊客から要望の多い「家族風呂」についても利便性が追求されています。家族風呂の予約方法は、当日のチェックイン時にフロントで枠を押さえるシステムとなっており、プライベート空間で名湯を堪能したいファミリー層から厚い支持を集めています。
なお、宿泊客以外を対象とした「おにやまホテル日帰り温泉」も営業しており、別府鉄輪温泉の湯巡りコースとして定番の地位を占めています。ただし、清掃時間帯や繁忙期における入場制限が敷かれる場合があるため、立ち寄り入浴を希望する場合は事前に当日の営業枠を確認しておくことが推奨されます。
