L'itinerario fra questi particolari luoghi di scienza e di piacere risulta particolarmente accattivante in Toscana, una regione che vanta molti elegantissimi centri termali. Note fin dall'antichità, le terme toscane conobbero un particolare sviluppo in età medievale e in epoca medicea. È tuttavia nel corso del Settecento, con i governi lorenesi, che le terme divennero vere e proprie aziende di notevole interesse economico. La valorizzazione delle fonti, promossa soprattutto dai governi di Francesco Stefano e di Pietro Leopoldo, rispondeva all'esigenza di una corretta e razionale amministrazione del territorio.

Il naturalista e medico Giovanni Targioni Tozzetti, incaricato dal governo granducale di esplorare il territorio toscano, effettuò anche un censimento delle terme. Nelle Relazioni di alcuni viaggi fatti in diverse parti della Toscana, fornì un elenco completo delle acque termali presenti nella regione, illustrandone al tempo stesso la storia e indicandone le qualità terapeutiche.

I progressi compiuti dalla chimica alla metà del Settecento risultarono essenziali per le indagini scientifiche realizzate con il supporto di nuove teorie, nuovi metodi e nuovi strumenti. Si determinarono così le caratteristiche fisiche delle acque alla fonte, valutandone il calore, l'odore e il sapore; si effettuarono analisi usando particolari reagenti per coglierne la composizione; e, infine, si determinarono gli effetti terapeutici abbinando ad ogni acqua la cura di specifiche malattie. L'acqua era infatti un valido metodo di cura naturale per la malattia, ritenuta dalla scienza medica del tempo un'alterazione degli umori interni del corpo. Per le sue particolari virtù, l'acqua sembrava essere in grado di riportare l'equilibrio nell'organismo malato.

Nel 1750 il medico Antonio Cocchi pubblicò un importante trattato sui Bagni di Pisa, e nel 1788 il medico fiorentino Alessandro Bicchierai dette alle stampe un significativo lavoro sui Bagni di Montecatini. Dedicata al Granduca Pietro Leopoldo, l'opera di Bicchierai superava la tradizione puramente descrittiva a favore di nuovi metodi di analisi legati allo sperimentalismo moderno, costituendo un modello per i lavori di Giorgio Santi sui Bagni di Pisa e di Domenico Luigi Moscheni sui Bagni di Lucca.

Durante il periodo lorenese i Bagni di San Giuliano e quelli di Montecatini divennero le stazioni termali più importanti del Granducato. I Bagni di San Giuliano, situati a poca distanza da Pisa, furono ristrutturati nella prima metà del Settecento, divenendo ben presto un luogo alla moda frequentato da importanti famiglie toscane e straniere. I Bagni di Montecatini, riedificati durante il governo di Pietro Leopoldo, raggiunsero nella seconda metà del Settecento una notevole fama, che consentì loro di essere conosciuti oltre i confini toscani. Altra importante località termale era Chianciano, le cui acque minerali furono oggetto di importanti trattazioni scientifiche da parte di medici e naturalisti sia nel Settecento che nell'Ottocento.

Fuori dai confini granducali si trova l'antico centro termale di Bagni di Lucca, già conosciuto ed utilizzato fin dall'antichità. Sotto il governo di Elisa Bonaparte Baciocchi, i Bagni divennero uno dei centri termali più famosi in Italia e all'estero. Le sue acque "miracolose" attirarono le più note personalità del tempo.

Nel corso dell'Ottocento l'idrologia divenne una specifica branca delle scienze mediche. Le città termali della Toscana ricevettero un ulteriore sviluppo come centri curativi e come luoghi di villeggiatura: Bagni di Lucca, San Giuliano e Montecatini raggiunsero il loro massimo splendore e diventarono meta privilegiata nel colto e raffinato gran tour ottocentesco.