I Bagni di San Giuliano, già noti agli Etruschi e ai Romani, furono ristrutturati nel corso del Medioevo. Agli inizi del Quattrocento, Ugolino da Montecatini raccomandava queste acque per la cura di varie patologie. Dopo una fase di decadenza, le terme furono ricostruite nel Settecento, durante il governo di reggenza di Francesco Stefano di Lorena, divenendo ben presto uno dei centri termali più importanti del Granducato e un luogo alla moda frequentato da importanti famiglie toscane e straniere.

Il rilancio settecentesco del termalismo fu accompagnato da una serie di studi scientifici sulle acque minerali. Uno dei più significativi era proprio legato a quelle di San Giuliano; infatti, nel 1750, il medico Antonio Cocchi pubblicava a Firenze un trattato (Dei Bagni di Pisa), nel quale le acque erano analizzate dal punto di vista chimico e in relazione agli scopi terapeutici. Come ricorda una lapide del 1908 collocata presso le terme, lo scienziato Giuseppe Orosi, direttore della Scuola di Farmacia di Pisa dal 1865-66 al 1875-76, iniziò qui le prime ricerche chimiche. Nel corso dell'Ottocento le terme di San Giuliano – insieme con quelle di Montecatini e di Bagni di Lucca – ebbero un ulteriore sviluppo sia come centro curativo sia come luogo di villeggiatura, diventando nello stesso tempo meta privilegiata nel colto e raffinato grand tour ottocentesco.

Oggi le strutture termali, che nel corso del tempo hanno accolto illustri ospiti, scienziati, letterati ed artisti, continuano ad essere un rilassante luogo di benessere.