I Bagni di Casciana, già noti ai Romani, ripresero vigore nel secolo XI grazie a Matilde di Canossa, che sembra ne trovasse beneficio. Nel 1311 il Podestà di Pisa, Federico da Montefeltro, fece edificare un vero e proprio impianto termale. Un'interessante descrizione delle acque ci viene offerta nel Tractatus de Balneis (1417) di Ugolino da Montecatini, che dimorò a lungo a Pisa. Fu così che visitò sia Casciana sia San Giuliano e da questi luoghi trasse "lunga esperienza". Le acque di Casciana, scrive Ugolino, «giovano moltissimo alle persone deboli e contro i disturbi dell'apparato digerente».

I bagni furono ristrutturati nel 1621, ma decaddero successivamente. Nel 1742, infatti, Giovanni Targioni Tozzetti dice che «nelle acque di questi bagni negletti vivono lietamente molti ranocchi...». Fu prima il Granduca Pietro Leopoldo, verso il 1780, e poi il successore Ferdinando III, nel 1824, che fecero eseguire vari lavori di ristrutturazione. Nell'Ottocento – secondo quanto riferisce Emanuele Repetti – c'erano «due bagni grandi, per i due sessi, nel mezzo dell'antico cratere fiancheggiato da ampi calidari». Inoltre, lo scarico delle acque serviva ad azionare alcune macine da mulino, di proprietà dei vescovi di Volterra. Un'analisi chimica delle acque fu compiuta nel 1826 dal chimico fiorentino Giuseppe Gazzeri. Come molti altri centri termali della Toscana, Casciana ebbe un notevole sviluppo fra Ottocento e Novecento, quando le fu assegnata la lusinghiera denominazione di "Perla termale d'Italia". Ancora oggi le terme di Casciana sono un rinomato centro di benessere e cure termali.