Construit au 19e siècle, l’établissement thermal est le monument central de la station de Royat-Chamalières.
Seule ville thermale de la Métropole, la station de Royat-Chamalières s’est développée au débouché́ de la vallée de la Tiretaine, en contrebas du bourg ancien de Royat, au plus près des sources. Dans la composition d’une ville d’eaux, l’établissement thermal est le monument central de la station, à proximité des sources.
L’établissement thermal est construit de 1852 à 1856 par Agis-Léon Ledru (1816-1885), architecte clermontois, auteur également des grands thermes de la Bourboule. Il est édifié en bordure de la route n°5 qui mène à Clermont, transformée aujourd’hui en allée du parc. La ville thermale est reliée au centre-ville de Clermont-Ferrand en passant par le centre de Chamalières grâce au percement en 1878 de l’actuelle avenue de Royat.
Ledru conçoit un édifice en arkose considéré comme un des premiers établissements thermaux à avoir une galerie centrale et un hall avec de grands volumes très éclairés et aérés. De part et d’autre, deux ailes sont réservées à l’ouest aux hommes et à l’est aux femmes. La façade inspirée de l’Antiquité présente des colonnes ioniques au sommet desquelles se trouvent des copies de statues antiques conservées au musée du Louvre : Diane de Gabies et Vénus Génitrix. L’intérieur est luxueusement décoré de mosaïques. Les cabines de soins sont pourvues de baignoires en pierre de Volvic.
En 1913-1914, l’architecte Louis Jarrier (1862-1932) réalise l’extension du bâtiment sur l’arrière pour les bains de seconde et troisième classes. Un corps de bâtiment destiné aux bains de luxe est construit entre 1948 et 1955 par les architectes Antoine Chanet et Jean Lioger. L’établissement est complété en 1964 par la galerie Laussedat (architecte Georges Guignabert) et agrandi en 1978-1980 (architectes Mosseri et Lanquette).
