L'hôpital thermal est connu par une photographie d'Amélie Galup lors de sa construction en 1896. Il est venu remplacer l'hôpital installé depuis 1856 dans l'ancienne maison du docteur Barrau rue Neuve (actuelle rue Victor Hugo) qui avait été suscité par le don de Mlle Cécile de Laprade, curiste venue de Limoges. Dès 1876, Pégot (op. citée, p. 23), son médecin titulaire indique que ce dernier est insuffisant et que l'architecte Edmond Chambert a dressé les plans d'un nouvel édifice qui ne semble pas réalisé puisque la construction date donc de 1896. Celle-ci a été financée à hauteur de 100 000 F par le département de la Haute-Garonne sur les fonds du pari mutuel (vote du 7 juillet 1892) et les plans ont été dressés par l'architecte départemental qui était alors Joseph Thillet (1850-1937). Un projet, daté du 20 mai 1899, donne le parti des dépendances (remise, écurie, buanderie et bûcher) qui ne semble pas avoir été édifiées. Elle reprennaient la disposition général du corps principal avec deux pavillons enserrant un galerie.

La construction a été engagée à la suite des fonds versés par le Ministère de l'Agriculture. En effet, en vertu de la loi du 2 juin 1891, ce dernier devait répartir les fonds provenant du pari simple mutuel pour aider les communes dans l'aménagement et la modernisation, grâce aux découvertes bactériologiques, du parc hospitalier. En 1892, le ministère accorde, sans demande préalable de la ville, une somme de 100 000 F pour la construction d'un hôpital national à Luchon. Le projet suscite moins d'opposition que l'hospice Ramel, car le conseil municipal mesure que le nombre d'indigents reste limité et ne nuit pas à l'image mondaine de la station. La commune (mandat Azémar) voit dans ce nouvel établissement l'opportunité de désaffecter l'ancien hospice, vétuste et qui ne comptait que 24 lits. Mais la crainte d'une submersion de malades indigents est néanmoins présente, notamment à cause du titre d'hôpital national donné au projet. En 1895, le ministère lève les doutes : le nouvel hôpital sera pas sous tutelle de l’État ou du département mais géré par la commission administrative des hospices de Luchon après désaffection de l'ancien établissement. Les différences avec l'édifice précédent sont l'ouverture à l'année et la possibilité de recevoir les Luchonnais en plus des malades de toute la France. Le médecin Dulac continue de s'opposer au projet, espérant que les fonds soient dévolus à des améliorations aux thermes, et craignant que le projet dévalue les terrains voisins. La commune achète les parcelles voisines en 1895 pour limiter les extensions possibles de l'édifice (AD 31 2 O 42.30, 31 mai 1895). Elle voit l'hospice comme une charge déficitaire, les indigents payant entre 1,50 et et 2 F par jour selon qu'ils étaient originaires du département ou non.

Le bâtiment principal, réalisé par l'entrepreneur luchonnais François Saint-Martin, est terminé en janvier 1897. Les 100 000 F de la subvention de 1892 sont insuffisants pour les finitions : il manque 29 300 F pour les travaux de clôture, de trottoir et de mise en fonction. Il manque notamment le mobilier, les lavabos et les dépendances que seraient une buanderie, une écurie, une remise. Ni le département, ni la commune ni la commission administrative des hospices de Luchon ne veulent les prendre en charge, arguant qu'ils n'ont pas les fonds et la commission ne veut pas entrer en possession d'un bâtiment inachevé. Deux demandes de subvention de fonds du pari mutuel sont refusées en 1899 et 1900. Non occupé, le bâtiment se dégrade : on fait paître les bestiaux dans le parc et des filles de mauvaise vie et de chemineaux occuperaient les lieux. En 1904, l'ensemble ressemble à un dépotoir. Une subvention du pari mutuel est finalement attribué en 1906, d'un montant de 25 000 F, mais les travaux tardent. En mai 1908, le président de la Ligue des Droits de l'Homme alerte le ministère de l'Intérieur des mauvaises conditions des pensionaires du vieil hôpital thermal, toujours en fonctionnement en attendant la mise en service du nouvel édifice. Il ouvre en janvier 1909 et le 21 avril, le conseil général de la Haute-Garonne cède officiellement l'établissement à la commune de Luchon.

L'édifice était destiné à abriter 24 lits soit autant que dans l'hospice précédent. Au rez-de-chaussée, deux parloirs et un large vestibule occupaient le centre du corps principal, tandis que de part et d'autre se trouvaient les secteurs des hommes et des femmes. Chacun de ces secteurs comportait une salle de réunion, un réfectoire, une infirmerie, une chambre d'infirmier, une chambre d'isolation, des toilettes et un préau ouvrant sur le jardin. A l'étage, deux vestibules desservaient une lingerie et deux dortoirs de 12 lits complétés chacun par un logement de surveillant et un lavabo. Le pavillon annexe logeait la cuisine, la lingerie et deux pièces de service au rez-de-chaussée et un logement de cinq pièces destiné au directeur à l'étage.

Dans son état originel, l'édifice est doté en façade d'une galerie couverte avec arcature au rez-de-chaussée et d'une toiture à pan allongé comportant des arrêts de neige. Il a fait l'objet de remaniements à des dates inconnues: la galerie a été fermée. L'aménagement de l'étage des combles a entraîné la surélévation de la toiture et l'intégration de chiens assis. Plusieurs extensions modernes sont construites par la suite à l'arrière et sur la face latérale orientale de l'édifice. La disposition originale de la façade postérieure, qui donnait sur un jardin, est connue par des photographies anciennes. Les pavillons latéraux se poursuivaient initialement symétriquement par rapport à la façade principale. L'avant-corps central était développé en véritable pavillon avec deux travées de profondeurs. La modénature reproduisait sur les chaînes d'angle et les encadrements de baies le motif harpé développé sur la façade.

L'édifice a été agrandi en 1934 selon le projet de l’architecte Jules Calbairac. Cet agrandissement avait été promu au début des années 1930 par le docteur Molinéry, avec pour objectif sous-jacent de permettre de réserver des lits aux anciens combattants bénéficiaires de l'article 64 de la loi du 31 mars 1919.

Il a ultérieurement été transformé en maison de retraite pour personnes âgées dépendantes (EHPAD)