Les thermes romains de Bath ont été construits à l'époque de l'empereur Vespasien, en 75 après JC, dans la ville alors appelée Aquae Sulis. En effet, il semblerait que dans cette zone, depuis 10000 av. J.-C., de l'eau s'écoule du sous-sol, encore visible aujourd'hui.

Ils étaient connus dans tout l'Empire romain et fréquentés par des personnes de toutes les classes sociales. Le complexe comprenait également un temple dédié à Sulis, l'ancienne déesse celtique de l'eau, et à la déesse romaine Minerve.

En 410, avec l'abandon de la Grande-Bretagne par les légions romaines, les thermes sont abandonnés et l'Angleterre est envahie par les Saxons, qui conquièrent la ville en 577. La structure tombe en ruine et est inondée. Pour endiguer l'eau, de la pierre concassée était placée dans les chambres, qui avec l'eau se transformait en boue noirâtre qui submergeait les bains.

L'eau qui alimente les sources chaudes de Bath tombe d'abord sous forme de pluie sur les collines voisines de Mendip. Grâce à une série de tunnels souterrains, l'eau s'infiltre à une profondeur comprise entre 2 700 et 4 300 mètres, où une température comprise entre 69 et 96°C est atteinte grâce à l'énergie géothermique. L'eau ainsi introduite s'échauffe et à travers les fissures naturelles et la porosité réapparaît à la surface. Ce processus ressemble beaucoup à celui artificiel des systèmes géothermiques améliorés, qui exploitent également les propriétés susmentionnées de l'eau, mais pour augmenter la production d'électricité. Les Bains captent donc chaque jour 1,17 million de litres d'eau chaude, qui jaillit du sol à une température de 46°C.

Les premiers à utiliser les bains furent les Celtes, qui construisirent un sanctuaire sur le site dédié à la déesse Sulis, adorée par les Romains sous le nom de Minerve. Godfrey de Monmouth, dans son Historia Regum Britanniae, attribue la découverte des thermes au prince britannique Bladud, père du roi shakespearien Lear. La redécouverte de cette légende au début du XVIIIe siècle a considérablement accru le mythe de Bath : Godfrey, en effet, nous raconte comment Bladud s'est remis de la lèpre grâce aux propriétés curatives de l'eau de cette région.

Le nom de Sulis a continué à être utilisé même après le déclin de la civilisation celtique, à tel point que les Romains ont décidé de baptiser la ville sous le nom d'Aquae Sulis ("les eaux de Sulis"). Les Romains, en effet, connaissaient les sources thermales en 44 après JC; la construction des thermes a eu lieu en 60-70, bien que les diverses modifications n'aient été achevées que dans les trois cents années suivantes. Pendant l'occupation romaine de la Grande-Bretagne, et peut-être à la suggestion de l'empereur Claudius, des structures souterraines en bois ont été construites pour empêcher le bâtiment de s'enfoncer dans la boue. La source était également entourée d'un mur de 2 mètres de haut recouvert de feuilles de plomb. Au IIIe siècle, les thermes étaient enfermés dans une immense salle voûtée, qui comprenait un modeste calidarium ("chaud", situé à l'ouest), un tepidarium ("chaud") et un frigidarium ("froid", situé au sud ). De plus, la reconstruction du toit a également nécessité de renforcer les murs avec des contreforts en brique. L'ensemble du complexe est resté en usage jusqu'au déclin de la domination romaine, après quoi il a été recouvert et finalement inondé ; la Chronique anglo-saxonne date son abandon au 6ème siècle.

Le musée conserve une superbe collection d'artefacts romains, trouvés principalement dans les sources sacrées, car cela indique la nature votive des découvertes. Dans la collection se détachent la tête en bronze doré d'une statue de Minerve, restituée par les fouilles archéologiques de 1727, et une collection de 12 000 monnaies romaines. Dans le musée, sont également conservés les vestiges de l'hypocauste, utilisé pour chauffer le calidarium des thermes.