郷土史誌「湯田中のあゆみ」によれば、原湯が浅く絶えず地面にわき出していたと考えられるところから、古くは縄文時代からすでに恩恵を受けてきたものと考えられている。文献に残る開湯は7世紀頃の天智天皇（626年-672年）の時代、僧智由により発見され、「養遐齢（ようかれい）」と名づけた。これが、現在も同位置にある大湯である。智由はこのとき同時にこの温泉を鎮護するために大湯の東方に弥勒石仏を建立した。古くは草津街道の宿場であり、また湯治場であった。松代藩の真田氏は湯田中の湯を愛し、お城にも温泉を届けさせた。小林一茶の門弟でもあった湯田中湯本は旅籠登録制度が施行されたときの第一号である。前述通り、湯田中温泉は別名「養遐齢（ようかれい）」と呼ばれている。遐齢とは長命長寿のこと。したがってこの温泉は、長命長寿の湯であり、病を癒し、心を爽やかにして、健康で長生きできる霊験あらたかな温泉であるとの意。初代陸軍軍医総監松本順との関わりも深く、順による湯田中温泉入浴法がある。
規模の大きなホテルや創業が古い旅館などが14軒存在し、駅から夜間瀬川沿いの高台方向にみやげ物屋や飲食店などが点在し、温泉街を形成している。湯田中駅には日帰り入浴施設「楓の湯」が併設している。駅前および梅翁寺前には足湯も存在する。歓楽街温泉の雰囲気はあまり無いが、スナックなどは数軒存在する。共同浴場は大湯、綿の湯、わしの湯、千代の湯、滝の湯、白樺の湯、弥勒の湯、平和の湯、脚気の湯と9軒存在。かつては一般に開放されていたが、マナーの悪さにより地元民および宿泊客専用となる。一部の共同浴場は、毎月26日に一般客の入浴が可能。大湯は、日本温泉協会発行の雑誌「温泉」の第47巻「共同浴場番付」において、西の横綱の道後温泉と並び、東の横綱に番付けられた。温泉街の東部にはかつて湯田中ロープウェイが存在し、ごりん高原スキー場があった。
舞台は1929年（昭和4年）から1930年（昭和5年）の浅草空き家を探すため、「私」が吉原土手の紙洗橋の四辻の少し手前の横町のとある路地へ入ると、長屋の玄関でピアノを弾いている赤い洋服の、男風に襟足を刈り上げた断髪の美しい娘が、「私」の目に入ってきた。「私」は彼女を見かけた記憶があった。その路地の娘は、楽器屋の店で大正琴を器用にかき鳴らしていた娘とそっくりで、それからおかっぱ頭に赤いリボンを付けて、チャールストンを踊りながらゴムマリをついて売っていた美しい娘も彼女だった。「私」は長屋の空き家を借りることを決めた。帰りに乗合自動車を乗っていると、さっきの路地の娘と双子のようにそっくりの若者が自転車で走っているのが見えた。「私」は「彼」の後を追いかけた。その若者が、言問橋の下の船で暮らしている子供に声をかえている時、「私」ははじめて「彼」（明公。路地の娘）と言葉を交わした。それが「私」と「紅団」の首領・弓子との出会いだった。「私」は、明公（変装した弓子）に案内され、狂女や浮浪者を見たりした。弓子は切符売の娘に化けて、花やしき、昆虫館に出没し、おびき出した或る男（赤木）とカジノ・フオウリイを見物する。弓子には姉・千代がいるが、千代は一人の男を思いつめて気が狂ってしまっていた。弓子は、気が狂うほど姉が思いつめたその男を捜すため、浅草を様々な仮装をしてたむろする不良少女になったのだった。弓子は可哀想な姉を見て、自分は一生女になるまいと決意し自由な生き方をしていたが、その反面、姉の恋をうらやみ、その男に会いたいと思っていた。そして弓子は昆虫館でその男・赤木を見つけた。弓子は少女娼婦を装い、うまく紅団の船・「紅丸」に赤木を誘い出した。船の中で弓子は、赤木に自分の身元を明かした。弓子は尋常小学校5年の時に関東大震災に遭い、富士尋常小学校で姉・千代と避難生活をしていた。そこで千代は赤木に操を奪われ女にされて、捨てられたのだった。弓子は外套のポケットに亜ヒ酸を持っていた。もし姉を捨てた男に会って、自分もそいつを好きになったら死のうと思っていた。女になれたら何にも言うところはないと赤木に迫る弓子は、赤木の掌に亜ヒ酸を落とし、「あんたに会ってみたかったのよ、あんたが私を女にしてくれるならよ」と言った。赤木が毒薬を棄てそうになると、弓子はすばやく薬を口にふくみ、美しい前歯で噛み砕き微笑して赤木を見つめた。そしていきなり接吻をして毒薬を口移した。赤木はあわてて吐き、笑い転げる弓子の口からも毒を拭った。赤木は弓子を抱こうとするが、まだ掌に残りの毒薬を持っていた弓子は赤木の口を突き、はねつけた。赤木はさっと青ざめて突っ伏した。弓子と赤木がちょうど「紅丸」にいるその時刻、雷門の交番横に「花川戸に集まれ。紅座」という紅団の告知板を見た「私」は、花川戸ビルディングの地下鉄食堂に向う途中で、夕飯をおごってくれと言う女・春子と出会った。地下鉄食堂の屋上に「私」と春子と紅団員の駒田やチビが集まった。駒田が、望遠鏡で「紅丸」を覗き、明公（弓子）が胸を出して船に引きずりこまれるのを目撃し、「白い外套の腕が真赤だ、血だぞ」と叫んだ。水上署の白いモーター・ボートが言問橋の水影を蹴立てて来ていた。それから約半年後、浜松海岸から吾妻橋行きの乗合船に乗り込んだ「私」は、大島の油売り娘に扮装している弓子を発見した。弓子は「私」を見つめ、ぷっと吹き出しながら椿油を勧めた。「私」が弓子に、「紅丸」から弓子が白いモーター・ボートにさらわれたところからの続きの小説を書こうと思って大川筋を廻っていると言うと、「油売りのことは書かないようにしましょうよ」と彼女は言い、「私」がどんな小説にするかを思案すると、「人を捜している」と言った。「私」が、「いつだって君は人を捜しているんだね」と言うと、弓子はさっきの言葉を「嘘よ」と否定した。そして吾妻橋に着き、弓子がまんじゅう笠をかぶりながら、「いよいよ私だってことが分んないでしょう」と立ち上ると、その短い紺絣の尻が割れていた。