Le premier état connu du vallon de Salut est donné par le plan-terrier de 1771 : il s'agit d'un espace agricole exploité pour le fourrage par quelques fermes alentour (ferme de Rieunel, métairie de Salut). En 1760, une allée est créée par la ville, rapidement remplacée par une voie carrossable bordée de peupliers (route actuelle le long du versant est). En 1787, un plan de la ville fait état du vallon de Salut comme lieu de promenade qui complète la cure thermale, en corrélation avec l'usage des thermes de Salut. Il constitue alors un trait d'union entre l'établissement thermal (aujourd'hui Conservatoire national de botanique des Pyrénées) et la ville.
Le plan napoléonien (1810) rend compte de son parcours très sinueux. A cette date, c'est encore un vallon agricole parsemé de maisons paysannes, le ruisseau est surtout bordé de peupliers et d'arbres de berges (aulnes, saules). Son atmosphère bucolique, qui fait référence au romantisme de Jean-Jacques Rousseau ainsi qu'au traité de Girardin sur la composition des paysages, est décrite par plusieurs visiteurs qui en assurent sa notoriété. Le vallon est aussi complété par un système de promenades végétales qui ménagent des vues sur la ville : les Allées de Maintenon, liées au souvenir de Madame de Maintenon venue en cure, et les Allées Dramatiques, ainsi nommées car elles ont été créées en 1849 à l'initiative d'une troupe d'acteurs de théâtre venus y déclamer leurs pièces.
En 1920, la ville engage un bail emphytéotique de 99 ans avec l'hôpital sur les terrains du vallon. Celui-ci est alors aménagé en parc thermal (1920-1930). Des ponceaux et bancs en faux-bois rustique ponctuent le parcours. Une grotte naturelle est creusée et aménagée en espace scénique pour devenir le ""théâtre de la Nature"". Le toit en pagode du porche d'entrée (1934) est inspiré par l'Exposition coloniale internationale de Paris de 1931 (section indochinoise).
Le service des Espaces Verts poursuit actuellement un entretien soigné de ce lieu, objet de replantations régulières en essences d'importation (tulipiers de Virginie, Taxodium, métaséquoïa, cyprès chauves...). Une sculpture en marbre sur socle représentant une ""Bacchante endormie"", oeuvre de François-Emile Popineau (1887-1951) a été placée en 1929 à l'arrivée sur l'esplanade des thermes. Une allée de platanes a remplacé le mail de tilleuls d'origine.
