L'établissement thermal est implanté à l'est du parc thermal et à l'extérieur de ce dernier contrairement au grand hôtel qui est dans l'enceinte du parc. Les deux bâtiments ne se font pas exactement face car le corps central des thermes est placé face à l'entrée ouest du parc, l'hôtel étant légèrement au sud de cette dernière.

Les extensions du bâtiment en ont complexifié le plan. Dans l'état initial, une grande façade brique (48 m de long) s'achevait au nord par une aile en retour et au sud par deux avant-corps saillant qui encadraient le porche donnant au grand hall qui était donc décentré, avant la construction de l'aile sud de la façade en 2010 qui a porté sa longueur à 73 m. Le hall a une forme proche du carré : il mesure 10 m de large et 11 m de long environ et est flanqué latéralement par deux petits exèdres dont celui au nord mordait sur un patio qui a été dupliqué au sud du hall lors de l'extension de 2010. Le patio nord séparait le hall d'un petit corps postérieur abritant des cabines de soin, auquel on accédait initialement seulement par la galerie de circulation placé au revers de la façade. Derrière le hall une rotonde centrale abritait les soins ORL derrière laquelle se trouvait un appartement. L'extension des années 1970 a ajouté une galerie de soin à l'arrière de ce corps qui communiquait avec lui et avec le hall en longeant le patio. Un autre vaisseau parallèle à la façade avait été implanté à l'angle nord-est de la parcelle dans les années 1960, doublé d'un second au début des années 1970.

Le prolongement de la façade a permis le développement d'installations neuves au sud de l'édifice, notamment une rotonde dédiée à la balnothérapie, mais qui est masqué par la façade.

Celle-ci se compose d'une travée centrale encadrées par deux avant-corps saillants et de deux ailes de cinq travées terminées aux extrémités par le même avant-corps. En élévation, la façade principale sur jardin présente un rez-de-chaussée de type monumental surmonté par une épaisse corniche ornée de modillons. Des pilastres saillants rythment l'ensemble des façades (ailes et avant-corps). Chaque avant-corps est surmonté d'un cartouche de marbre rouge souligné par une corniche. L'entrée est marquée par une triple arcade et surmontée par un fronton triangulaire ajouré d'une grande baie curviligne, à vitrage tripartite.

La mise en oeuvre fait alterner des assises de briques et de pierre avec des assises de galets disposés en fougères. La polychromie obtenue par alternance du blanc, du rouge et du gris vient accentuer les jeux de relief introduits par les corniches et la modénature. L'intérieur est occupé par une grande galerie, décorée de pilastres, frontons, corniches et colonnes en marbres polychromes. Une buvette en forme de fontaine est mise en scène dans une niche comme sur un autel au fond du hall qui est couvert d'une voûte en berceau. Les grandes fenêtres latérales du hall ouvrant sur les patios sont percées de baies triparties dites baies thermales.

Le centre thermoludique ne comporte que des espaces collectifs aux ambiances variées qui se déploient sur 1 500 m². Une grande coupole en zinc surmonte le vaste espace du bassin principal, intitulé forêt d'émeraude, qui a reçu un décor évoquant la culture inca.. mais dont les statues ont été réalisées en pierre du Sidobre (Tarn). Le ziggourat au décor (mosaïques), inspiré de Mésopotamie, abrite deux hammams et des bains spécifiques à l'ambiance plus intime.