Au 19e siècle, la douceur du climat et la beauté du site, alliée à la découverte de la montagne, attirent de nombreux touristes en vallée d'Argelès, notamment des Anglais de Pau. Originaire du lieu, l'avocat parisien Hector Sassère décide en 1882 d'acheter les sources thermales de la ville voisine de Gazost, à 12 km, et de les capter jusqu'à Argelès pour y créer une station thermale.
Une large zone, plate et fertile, irriguée de canaux et occupée par des champs, des prés et des alignements de peupliers, est disponible au pied de la vieille ville. Il y fait construire le bâtiment thermal (1884-1885) et projette tout autour un véritable quartier thermal spacieux et aéré. Inspiré d'une ville idéale, cet aménagement d'urbanisme, desservi par de larges avenues plantées, s'organise selon un plan en étoile dont le parc thermal est le centre
L'établissement thermal a été construit dans le style éclectique Beaux-Arts caractéristique des années 1880-1890. Dans le plan d'origine, le corps central devait distribuer deux ailes symétriques : seule l'aile gauche avait été alors réalisée. L'aile de droite, au sud, a été réalisée à l'identique en 2010 et inaugurée le 15 octobre 2011. Les façades sont ornées de briques et de céramiques provenant de l'usine Oustau de Tarbes.
Une première extension avait eu lieu au début des années 1970 avec la construction d'une aile postérieure parallèle à la façade sur le côté nord. Les vues aériennes des années 1960 montrent des bâtiments en préfabriqués établis au sud signe que les installations d'origine étaient déjà insuffisantes.
Dans un rapport de 1984, le BRGM classe Argelès-Gazost parmi les 5 petites stations du département avec une fréquentation de 1 020vcuristes, traités principalement pour la phlébologie et les affections ORL.
Lors de la campagne de travaux de 2010, la nouvelle aile en façade a permis de développer à l'arrière de nouveaux espaces thermoludiques, intitulés "Jardins des Bains" comprenant notamment une grande rotonde implantée au sud-est du bâtiment. La première consultation en 2006 avait été infructueuse et la seconde engagée la même année sélectionne l'architecte Paul Pagnoux de l'agence G.C.A.U. (Groupe coopérative architecture et urbanisme). Le concours prévoyait que le centre thermoludique ne soit pas une adjonction indépendante de l'ancien établissement mais qu'au contraire il s'articule avec lui. Cela explique l'extension dans la partie sud non construite en 1886 et l'obligation de construire le pendant de la façade sud parc, même si cette dernière n'a que peu à voir avec les espaces qui se déploient derrière elle. P. Pagnoux a travaillé avec le sculpteur Jean-Jacques Durancet sur les décors et statues intérieurs. L'opération a coûté 5,5 M d'euros;
L'ensemble thermal, jusqu'alors aux mains de sociétés privées, est tombé dans le domaine public autour de 1937-1941 suite à une vente aux enchères.
