A l'origine, il s'agit d'une vigne plantée hors des remparts de la ville, d'où son nom ""les Vigneaux"". Dès la 2e moitié du 17e siècle, avec la progression du thermalisme, la ville de Bagnères réalise ses premiers aménagements d'urbanisme : des espaces libres sont plantés d'arbres en alignement ou en quinconce pour devenir des lieux de promenade. C'est le cas du jardin des Vignaux qui, bien que relevant d'une propriété aristocratique, devient ainsi le premier jardin public de la ville de Bagnères : "un grand pré fermé de murs de forme carrée où feu M. le Maréchal de Roquelaure a fait planter quelques allées de chênes et d'ormes". Il apparaît ainsi, bien détaché au nord du bourg ancien, sur une vue cartographiée cavalière de la ville (1658). Il est également visible sur un plan de 1714 (parcelle 33) marqué par un calvaire au centre. Le jardin est mentionné sur tous les anciens plans sous l'appellation "promenade des Vignaux" ou "Vigneaux". Il figure aussi sur le plan de la ville de 1789 (A.M.) avec une emprise bien plus grande qu'aujourd'hui puisqu'il couvre une partie de la place du marché (place du Foirail). Acquise par la municipalité en 1791, la promenade des Vignaux subsiste avec la même emprise et les mêmes plantations en quinconce jusqu'au 19e siècle (plan cadastral napoléonien de 1818 et plan récapitulatif de 1846). En revanche, il apparaît amputé de sa partie occidentale et clôturé sur le Nouveau Plan de Bagnères (non daté) et sur le plan Pambrun de 1856, après la création de la rue Saint-Vincent.

Sa transformation en jardin paysager remonte très certainement aux années 1860, car le plan d'alignement de 1864 montre le changement radical de parti dans le plan (allées sinueuses) et les plantations. Il devient jardin public en 1867, par arrêté municipal. Le jardin du Vignaux est devenu un parc paysager irrégulier planté d'essences recherchées pour la période. Il répond à une typologie de parc arboretum, selon les pratiques locales encouragées par la mode des jardins anglais et le modèle du Jardin Massey de Tarbes (comme le jardin Géruzet). Les cartes postales des années 1910-1920 témoignent d'un parc au couvert végétal très dense avec des arbres parvenus à leur maturité. Le tracé des allées, voué aux courbes et contre-courbes, a été modifié au cours de la 2ème moitié du 20e siècle : les nouvelles allées adoptent un plan rayonnant géométrique à partir de la grande vasque circulaire, qui accentue le caractère de jardin public. Le dépérissement des essences, la tempête Xynthia de 2010, ont causé la perte de nombreux sujets anciens. Le parc s'est éclairci mais a fait l'objet de replantations, dans une palette végétale fidèle au catalogue de l'époque romantique.