L’'établissement thermal de Sentein n'’est connu que grâce aux photographies prises à la fin du 19ème siècle ou au début du 20ème siècle. Les sources écrites permettent néanmoins de savoir qu'’il abritait à la fois les bains, les chambres et le restaurant. Cet édifice présentait un plan allongé et se composait de deux, voire trois corps de bâtiment accolés. Celui situé à l’'ouest se compose d'’un étage de soubassement, d'’un rez-de-chaussée surélevé et d'’un comble perdu. Il est couvert par un toit à deux versants en tuiles. Un escalier droit donnant sur une terrasse en béton adossée au pignon ouest permet l'’accès au rez-de-chaussée. Ce niveau est percé d’une porte-fenêtre et recouvert d'’un enduit. Le comble en revanche reçoit un bardage en bois. L’'élévation sud est quant à elle percée de deux porte-fenêtre. Le corps de bâtiment central, légèrement surélevé, est doté d’une galerie qui donne accès aux cabines de bains. Au sud, l'’espace est ponctué par les poteaux en bois qui supportent la toiture à deux versants et est fermé par un garde-corps métallique. Il est peu probable que le comble ait été aménagé. Le versant sud du toit est toutefois percé de quatre petites lucarnes. La partie est de ce corps de bâtiment ne possède pas de galerie. Elle est percée de deux fenêtres au sud. À l'’est, le corps de bâtiment mitoyen est aussi percé de deux fenêtres au sud. L'’enduit qui le recouvre est orné d’un faux chainage d'’angle en pierres de taille.

Le bâtiment reconstruit au début des années 1960 reprend le plan allongé de l’'édifice primitif. La partie principale se compose d’un rez-de-chaussée et d'’un étage alors que la partie est comporte trois niveaux. Au niveau du rez-de-chaussée de celle-ci, deux murs de l'’ancien édifice subsistent toujours.