Gradnjo kopališča je verjetno sprožil cesar Septimij Sever in so bile končane v času njegovega sina Karacale. Odprli so jih leta 216. Terme so bile v južnem delu mesta, Regio XII, kjer so člani družine Severan naročili tudi druga gradbena dela: via nova, ki je vodila do term in Septizodium na bližnjem Palatinskem griču. [1]

Da bi se delo v glavnem končalo v času Karakale, bi morali delavci vsakih šest let vgraditi več kot 2000 ton materiala, da bi jih dokončali med letoma 211 (ko je umrl Sever) in 216. [2]

Delo na dodatnih dekoracijah se je nadaljevalo pod Karakalovimi nasledniki Elagabalom in Aleksandrom Severjem. Večinoma so bile končane leta 235. Kasnejše prenove so potekale pod Avrelijanom (po požaru) in z Dioklecijanom. Pod Konstantinom Velikim je bil spremenjen caldarium.

Stavba je bila ogrevana s hipokavstom, sistemom za sežiganje premoga in lesa pod zemljo za ogrevanje vode, ki jo je zagotavljal namenski akvadukt. Kopališče je bilo odprto za javnost.

Terme so bile popolnoma funkcionalne v 5. stoletju, ko so jih imenovali eno od sedmih Rimskih čudes. Olimpiodor iz Teb omenja zmogljivost 1600. To se razlaga tako, da se nanaša na največje število sočasnih obiskovalcev, saj naj bi bila dnevna zmogljivost 6000 do 8000 kopalcev.

Kopališče so se uporabljali vse do 6. stoletja. V gotski vojni leta 537 so Ostrogot Vitiges oblegal Rim in prekinili oskrbo mesta z vodo. Kmalu zatem so bile terme opuščene [3]. Kopališče je bilo preveč oddaljeno od še vedno poseljenega območja Rima, zato je bilo večinoma neuporabljeno, vendar so ga v 6. in 7. stoletju očitno uporabljali za pokopavanja romarjev, ki so umrli po oskrbi v bližnjem hospicu Santi Nereo ed Achilleo. Nekatere preproste grobnice iz tega obdobja so bile najdene v notranjosti kopališča.

Papeži Hadrijan I., Sergij II. in Nikolaj I. so morda opravili nekaj dela na akvaduktu do 9. stoletja.

Potres leta 847 je uničil velik del stavbe, skupaj z mnogimi drugimi rimskimi strukturami. [4]

Vsaj od 12. stoletja so bile terme uporabljene kot kamnolom za gradbene materiale in okrasne kose, ki so jih ponovno uporabili v cerkvah in palačah (npr. v stolnici v Pisi in Sveta Marija in Trastevere).

V 14. stoletju se je območje uporabljalo za vinograde in vrtove. V sredini 16. stoletja so v času izgradnje nove vile je papež Pavel III. na tem območju izvedel izkopavanja. Leta 1545-7 so iz ruševin dobili veliko velikih kipov, izdelanih iz marmorja in brona. Kasneje v 16. stoletju je papež območje podelil jezuitskim rimskim semeniščem. Uporabljali so jo kot otroško igrišče. Filip Neri je morda pripeljal otroke iz oratorija - verjel je, da mora naročiti fresko Marija, ki jo podpira angel, ki je še vedno v naravi.

Med 16. in 18. stoletjem so ponovno zaživeli interesi za strukturo in več znanih arhitektov je risalo ruševine (Andrea Palladio, Giovanni Battista Falda, Giovanni Battista Nolli in Giuliano da Sangallo).

Akvadukt, ki je služil termam, je bil v uporabi do 19. stoletja. Akvadukt Aqua Antoniniana, krak zgodnejšega Aqua Marcia, ki je delal tudi pod Dioklecijanom, je bil posebej zgrajen za terme.

Leta 1824 je izkopavanje v termah opravil grof Egidio di Velo, katerega najdbe so vključevale mozaike, ki zdaj prikazujejo športnike, sedaj v Vatikanskih muzejih. Nadaljnje delo je izvajal Luigi Canina v frigidariumu (do sredine 19. stoletja) in nato Battista Guidi (1860–7).

Od 1866 do 1869 so v osrednjem delu kompleksa odkrili Herkulov torzo, porfirne stebre in okrašene kapitele. Leta 1870 je območje postalo last italijanske vlade, Pietro Rosa pa je opravil izkopavanja v vzhodni palestri. Leta 1878/9 je Giuseppe Fiorelli odkril mozaike v caldariumu in zahodni palestri. Od začetka 20. stoletja so se izkopavanja razširila v zunanja območja kompleksa in navzdol ter razkrila podzemne prehode, vključno z mitrejem. Sistematično delo na galerijah, ki so se začela v 18. in 19. stoletju, so se nadaljevala po letu 1901. Na vzhodni strani je bilo konec 1930-ih opravljenega več dela, ko so v caldariumu postavili operni oder. Razen nekaterih skic ni ohranjena nobena dokumentacija o teh restavracijah.

Nadaljnja restavratorska dela so potekala v 1980-ih letih, ko je bila na tem območju odstranjena gosta vegetacija in nezakonito zgrajene hiše. Na tem mestu so obnovili južno steno s cisternami, jugozahodno knjižnico in osmerokotno dvorano, znano kot Jupitrov tempelj. Leta 1998-99 je bil operni oder razstavljen in dodani sodobni objekti za obiskovalce. Terme so odprli za javnost leta 2001.

Terme so bile edino arheološko najdišče v Rimu, ki jih je leta 2009 poškodovali potres v bližini L'Aquile [5]. Ponovno so bile poškodovane, čeprav manj, avgusta 2016 zaradi potresa v osrednji Italiji [6].