Un premier casino provisoire est construit en pans de bois par Dumoulin : il est connu par plusieurs publications, notamment dans le Moniteur des architectes en 1887. Plusieurs projets de grand casino sont soumis par des architectes : Ferrand, architecte à Bordeaux en 1867, Duvinage, architecte à Pau en 1873.

En 1877, la ville décide de construire un bâtiment unique abritant les thermes municipaux, le casino et une salle de bal et de spectacle. Plusieurs architecte répondent au concours lancé par la municipalité et la société concessionnaire (la Banque Nouvelle), notamment Tarissan architecte de la Ville de Bagnères. Consulté en 1878 Viollet-le-Duc recommande l'architecte parisien Darcy. C'est finalement l'architecte de la Banque Nouvelle, Denise, qui conçoit l'édifice, construit entre 1882 et 1886. Face au retard pris par les travaux, la ville reprend la concession et la construction est achevée en 1886 par l'architecte Semian. Plusieurs travaux de restaurations sont entrepris dès 1893 (achever un pavillon, restaurer des corniches du côté est et intervenir dans le parc pour un total de 20 000 francs), puis en 1932 selon les plans de Marcel Macary, architecte parisien. Cette dernière campagne ne touche par l'intérieur de l'édifice..

Le plan du casino, de son parc et de ses abords est établi en février 1885 par le géomètre P. Lafaille. Il est prévu de détourner deux canaux pour les faire passer sous la façade occidentale du bâtiment (côté versant). Une partie du rez-de-chaussée devait abriter les Néothermes, ensemble d'installations balnéaires et hydrothérapiques destiné à compléter l'équipement des thermes Marie-Thérèse. Une grande piscine thermale, de 19 m de long sur 12 de large, occupait la cour centrale de l'établissement, couverte par une verrière reposant sur une stucture métallique. L'édifice illustre le style Beaux-Arts en vigueur à cette date. Il était le centre d'une vie sociale intense. Un café était installé initialement au rez-de-chaussée, profitant du dégagement sur la terrasse de plain-pied M. Léon Gevensan, peintre décorateur bagnerais, réalise en 1893 les peintures de la grande salle et la réfection d'autres décors. (L'Avenir des Hautes-Pyrénées, 14 mai 1893)

La terrasse été par la suite encadrée par deux escaliers monumentaux en fer à cheval desservant l'étage, dus à Bréchoire, directeur du casino vers 1910.Connus par des photographies anciennes, ils ont été détruits lors de la construction de l'extension contemporaine du casino. Deux petits belvédères sommaient aussi les pavillons sud et est : connus par des photographies du début du 20e siècle, ils ont depuis disparu.

En 1903, le casino municipal était ouvert du 15 jui au 15 octobre et proposait une foule d'animations : un concert quotidien dans le parc entre 16h et 17 h, une représentation quotidienne dans la salle de spectacle à 20 h 30 (opéra, opéra-comique, opérette, comédie, vaudeville), des grands concerts symphoniques, des festivals et fêtes de nuit, des bals et sauteries, un cercle, un café restaurant glacier et une salle d'escrime (brochure du syndicat d'initiative). L'abonnement aux buvettes des thermes donne alors droit à l'entrée au parc et dans les salons du casino, hormis la salle de spectacle. On distingue sur la photographie de Soye publiée dans la brochure de 1903, le portail et la guérite contrôlant l'accès. Ce petit portail a été nettement agrandi et modernisé dans la première moitié du 20e sicèle.