Le Grand Hôtel, aussi nommé Hôtel des Pyrénées, a été édifié dans le cadre des premiers grands travaux d'aménagement urbain de la station thermale de Capvern, qui ont été entrepris au début des années 1870 suite à la mise en concession des infrastructures thermales en 1872. À la demande du concessionnaire Adrien Souberbielle (AD Hautes-Pyrénées, 2 O 743, 1876), les plans de l'édifice sont dressés par l'architecte Paul Abadie en 1874 (Médiathèque de l'Architecture et du Patrimoine, 82/65/1002).
Les quatre maisons qui se trouvaient à l'emplacement de l'édifice projeté sont démolies au milieu des années 1870 suite au rachat des parcelles par le concessionnaire. La construction du Grand Hôtel est portée sur la matrice cadastrale en 1880-1882 (AD Hautes-Pyrénées, 3 P 1443), ce qui signifie que sa construction a été achevée dans les dernières années de la décennie 1870. Dès le début des années 1880, le Grand Hôtel de Capvern-les-Bains, dont « son confortable et son luxe intérieur ne cède à aucun de ses rivaux des stations pyrénéennes », accueille « une clientèle d'élite ». L'établissement est alors doté d'une « table d'hôte de premier ordre, salons de lecture et de conservation », et des soirées musicales et dansantes y sont organisées pour divertir les curistes (Le Moniteur des Pyrénées, 1882). L'ancien Hôtel des Pyrénées, situé au nord-ouest du Grand Hôtel, en est la succursale. En 1882, en raison de la faillite du concessionnaire de la station, l'établissement hôtelier, tout comme les autres propriétés de la concession, est mis en vente aux enchères publiques (Le XIXe siècle , 1882). Le Grand Hôtel demeure tout de même rattaché à la concession de la station thermale jusquen 1890, où il devient la propriété du Crédit Foncier de France suite à la mise en faillite de la Compagnie des eaux minérales de Capvern qui l'avait acquis. Le Grand-Hôtel et ses « nombreuses dépendances » sont alors vendus au prix de 180 000 francs (Revue des Pyrénées , 1891).
Au début des années 1900, l'établissement hôtelier est racheté par Victor Labadie, alors maître d'hôtel à Toulouse (AD Hautes-Pyrénées, 3 P 1445). Une réclame, datée du 28 juin 1908, indique que l'hôtel est doté de 110 chambres (Pyrénées et océan , 1908).
Victor Labadie revend l'édifice au milieu des années 1910 à un certain François Thévenot. À partir de la fin des années 1920 il est repris par Louis Rouzaud, déjà propriétaire de l'Hôtel Beau Séjour (Bulletin Pyrénéen, 1923). Le Grand Hôtel reste la propriété de cette famille au moins jusquen 1960 (AD Hautes-Pyrénées, 3 P 1450).
Après plusieurs années de fermeture, l'établissement hôtelier a été transformé en résidence thermale dans les années 1980, des appartements ont ainsi été aménagés et l'ensemble est devenu une copropriété. Aujourdhui, alors que certains logements sont occupés à l'année par des propriétaires occupants et des locataires, d'autres sont destinés à location saisonnière et servent à loger les curistes.
