Già noti ai Romani, i Bagni San Filippo si trovano in una zona di grande interesse paesaggistico e naturalistico, celebre, in particolare, per i suoi numerosi alberi monumentali. I Bagni furono ristrutturati nel 1566 per volontà di Cosimo I de' Medici. Furono frequentati anche da altri illustri personaggi appartenenti alla famiglia de' Medici, come Lorenzo il Magnifico, che vi si recò nel 1485, e il Granduca Ferdinando II, che tentò, nel 1635, di liberarsi da un persistente "mal di capo".

Delle acque fu compiuta una prima analisi chimica, alla fine del Settecento, da Giorgio Santi. Nell'Ottocento, Antonio Targioni Tozzetti le studiò accuratamente, mentre Giuseppe Giuli, dopo averne steso una descrizione chimica, ne valutò le proprietà terapeutiche.

Le acque di San Filippo non sono legate solo ai temi dell'idrologia medica, ma anche a quelli del rapporto tra arte, scienza e tecnica. Le acque, infatti, contengono in abbondanza carbonato di calcio che, solidificando, forma delle particolarissime concrezioni bianche. Già nel secolo XIII Ristoro d'Arezzo, nella sua Composizione del Mondo, aveva sottolineato la particolarità di questo tipo di acque: «E già sono issuti monti, li quali erano tutti bianchi, quasi come neve, li quali erano fatti d'acqua, la qual facea pietra; e segno di ciò si era, che l'acqua uscia a sommo quelli monti, e vegnendo giù spargendosi d'attorno quelli monti, quella acqua si struggea facendosi pietra, e crescea sempre il monte. E nella sommitade d'uno di quelli monti era uno bagno d'acqua calda: nella quale noi ne bagnammo, e i nostri capelli, i quali stavano nell'acqua, vi si poneva pietra d'attorno, come la cera allo stoppino per fare candela». La proprietà di cementazione delle acque fu utilizzata, verso la metà del Settecento, da Leonardo De Vegni che inventò una tecnica, detta "plastica dei tartari", con la quale riuscì a realizzare vari oggetti artistici. Per la loro produzione, nel 1766, De Vegni istituì un'apposita fabbrica, assai apprezzata dal Granduca Pietro Leopoldo. Nel 1788 presentò all'Accademia dei Fisiocritici di Siena una "Memoria sulla plastica de' Tartari", dove descrisse nei minimi particolari il suo originalissimo metodo: «Senz'aiuto di scarpello, o simile arnese, – annotava Leonardo De Vegni – ottengo, quasi immediatamente dall'acqua, bassorilievi di qualunque grandezza, e di qualunque più fino intaglio, candidi, lucidi, e duri a mio piacimento, potendoli avere di tutte quelle consistenze, che abbiamo sopra notate: che sicuramente posso ampliare tale invenzione per ornati d'architettura, lapide scritte, vasche di fontane, e vasi di giardini d'opera rustica, e simili, resistenti all'intemperie dell'aria al pari d'un marmo». Anche Emanuele Repetti, nel suo Dizionario, descrive il metodo ideato Da Vegni: «Devesi all'ingegnere Leonardo Vegni l'industrioso metodo di riempire con l'incrostazione delle acque termali di S. Filippo le forme concave che vi si espongono; e ciò mediante la caduta dell'acqua medesima dall'alto sopra legni traversi sospesi alquanto da terra. Intorno all'apparato stanno appese quelle forme che si vogliono destinare a ricevere li spruzzi dell'acqua, perché ivi si depositi in tenuissime molecole il candido tartaro. L'operazione può farsi lenta o più sollecita, e ciò a proporzione che si avvicina o si allontana la caduta dell'acqua ad effetto di abbandonare una minore o maggiore dose di calce carbonata».

Oggi le Terme di San Filippo, con i loro moderni impianti, sono meta ideale per una vacanza rilassante e offrono, grazie alle proprietà curative delle loro acque, un valido rimedio contro varie affezioni.