L'établissement thermal de Salies-du-Salat est entièrement reconstruit au début des années 1920 par l'architecte Joseph Thillet, alors architecte de la ville de Toulouse, dans un style égyptisant. L'architecte a été rétribué par la compagnie nouvelle des eaux de Salies par le biais de 120 actions. Thillet avait été désigné en 1920 pour établir le plan d'aménagement, d'embellissement et d'extension imposé par la loi du 14 mars 1919 (AD Haute-Garonne, Commune de Salies-du-Salat. 1 D 9 1 NUM AC 2641 : registre des délibérations du conseil municipal, séance du 29 décembre 1922).

Un traité liait depuis 1880 la Ville de Salies-du-Salat à la Compagnie fermière : la Ville avait concédé l'exploitation de la source salée communale à conditions qu'elle construise un établissement thermal comprenant deux parties et ce pour une concession de 50 ou 80 ans en fonction des constructions réalisées. Mais la source salée communale cesse d'être utilisée par la société en raison de sa faible teneur en sel, à une époque où les tendances médicales privilégient l'emploi d'eaux chlorurées sodiques fortes. La société renonce à édifier la 2e partie de l'établissement initial au profit de la construction d'un nouvel établissement répondant aux exigences de la science moderne. L'établissement initial est alors en mauvais état et son entretien est trop onéreux juge le maire. Un nouveau traité est alors signé entre la ville de Salies-du-Salat et la Compagnie nouvelle des eaux de Salies-du-Salat, qui entre en vigueur le 1er janvier 1923. Il prévoit l'exploitation de la source communale saline située au quartier de la Fontaine Salée. La compagnie s'engage à construire un établissement moderne pour favoriser le développement de la station, à l'emplacement prévu par le plan sur d'extension de la ville approuvé en conseil municipal. Cet établissement devra avoir une capacité suffisante pour satisfaire aux besoins prévus de la station, c'est à dire comporter 96 cabines au moins et 4 salles de douches. 50 seront à construire dans un délai de 2 ans, le reste dans un délais de 5 ans le tout à partir du 1er janvier 1923. La compagnie s’engage à accorder aux habitants de la commune une réduction minimale de 25% sur les prix appliqués pour les bains, douches et traitements spéciaux. Elle s’engage également à donner gratuitement des bains, douches et traitements aux personnes figurant sur la liste du bureau de bienfaisance et sur prescription médicale. La compagnie e cède en pleine propriété, à titre de souscription volontaire, des parcelles nécessaires à l’établissement de voies nouvelles prévues par le plan d’extension de la ville. L'établissement actuel situé section A parcelle 352 et 378 p avec terrain, construction et objets mobiliers, restera la pleine et entière propriété de la compagnie. Cette dernière peut céder le bénéfice de la présente concession à condition que cela soit accepté par le conseil municipal et approuvé par autorité préfectorale. La compagnie est libre du mode d’exploitation, qu’elle peut affermer, libredes aménagements accessoires pour accroître débit ou qualité de l’eau, libre e de ne pas utiliser les eaux de la source salée communale. Elle s’interdit les travaux pouvant en amoindrir le débit. Le tarissement de la source ne sera pas une cause de résiliation (AD Haute-Garonne, Commune de Salies-du-Salat. 1 D 9 1 NUM AC 2641 : registre des délibérations du conseil municipal, séance du 30 septembre 1922).

Le compte-rendu de l'assemblée générale extraordinaire de la compagnie du 5 février 1922 indique que l'architecte Thillet avait fait un voyage d'étude en compagnie de M. Montagut, président du conseil d'administration, et du professeur Lafargue de Toulouse, qui les avait conduit dans les stations similaires de Salies du Béarn et de Biarritz (archives privées Claude Rigal). Au retour, Thillet livre un plan d'établissement thermal de 96 cabines, un hôtel de 120 chambres (qui ne semble pas avoir été réalisé) et les plans d'extension de la Ville (cf. supra).

La construction de l'édifice commence en 1923. Les Annales des établissements thermaux, cercles, eaux minérales du 1er janvier 1923 indiquent que l'édifice,"actuellement en construction et sera, sauf retard imprévu", mis en service dans le courant de la saison prochaine, comprend 90 cabines simples, 8 cabines à 2 baignoires, 4 cabines communiquant avec la salle de douche, 2 cabines spéciales pour grands malades, 2 salles de douches massages, une grande salle de douches en jet, une piscine de 55 mètres carrés, le tout installé d'après des données scientifiques. Il comprend en outre un grand hall salle des fêtes, des salles de lecture, de réunion, de correspondance et de consommation". Le corps adossé au revers du grand hall accueillait à la fin du 20e siècle un bar (attesté depuis 1933 par un article de La Dépêche du 22 mai) et une salle de jeu. La colonnade et son emmarchement extérieur servait de scènes pour des représentations de théâtre en plein air. En 2006 l'espace du bar ainsi que le jardin intérieur ont été transformés pour accueillir un espace balnéo-ludique, ouvert six ans après sa construction.

En 2022 au moment de l'étude, l'aile sud n'est plus utilisée par les thermes et, rongée par les remontées de sel, est vouée à la destruction. La partie nord du hall accueille les activités de l'école de musique. L'établissement alors en régie directe est en attente d'un projet de délégation de service public prenant en charge sa réhabilitation et sa gestion.