Les thermes de Barzun doivent leur nom à un pharmacien de Luz qui acquit la source située à Sers, déjà connue et fit construire un premier établissement à partir de 1840. Sur le plan cadastral de 1835, il n'y a pas de surface bâtie en place mais la localisation de la source est bien indiquée accompagnée de la mention ""source de M. Barzun"". L'établissement comportait neuf cabines de bains, trois douches et une buvette. L'autorisation d'exploiter avait été obtenue le 16 février 1837.
En 1846, le pharmacien demande au conseil général que la vallée prenne à sa charge l'entretien du chemin qui conduit de la route royale à son établissements et à la commune de Sers car faute d'entretien, les travaux effectués s'avèrent inutiles. Il demande également que cet embranchement soit considéré d'utilité publique et obtient l'accord des autorités.
En 1879-1880, l'édifice abrite 12 cabinets de bains et 32 appareils de douches diverses. Son développement est limité par l'impossibilité de résider sur place alors que l'eau y est plus chaude et plus minéralisée qu'à Barèges et est fortement azotée. Pour remédier à cette situation, le propriétaire bordelais de l'époque, M. Fabre de Rieunègre conçoit le projet de descendre l'eau jusqu'à Luz-Saint-Sauveur à 6 km en contrebas ce qui permettrait de profiter de toutes les aménités, notamment climatiques, de Luz. L'opération est financée par la création d'une société dont le capital est réparti en 800 actions à 500 F. Les statuts sont déposés à Bordeaux le 11 mai 1879 et le conseil d'administration est présidé par l'hydrologue Durand Fardel. Les membres fondateurs ont tous droits pendant dix ans à la gratuité du puisage. L'eau de Barzun est amenée à Luz par une canalisation en poterie vernissée longue de 7 km et l'établissement de Barzun est abandonné. Après la faillite de l'exploitant en 1888, il est réouvert et l'eau est exploitée conjointement à Luz et à Barzun mais les conduites sont abîmées dès cette époque. L'établissement souffre fortement de l'inondation de 1897 et est reconstruit à partir de 1899 mais fonctionne avec des installations médiocres jusqu'en 1919.
Une nouvelle administration entreprend la restauration et la modernisation de l'établissement dont les travaux s'achèvent entre 1933 et 1936. En 1912, la source Barzun avait un débit de 100 000 litres par jour et l'établissement fonctionne du 1er juillet au 10 octobre. Le journal de Barèges de 1933 indique que l'établissement compte alors huit cabines de bains (elles seront 12 en 1937), une buvette, une douche à jet et en pluie, des douches ascendantes et une cabine de pulvérisation. En 1929, M. Theil indique qu'une cabine a été aménagée en bain aéro-thermal pour traiter l'hypertension et certains état éréthiques. Des cabines avec douche vaginale et douche sous l'eau font aussi partie de l'aménagement.
Dans un rapport de 1984, le BRGM classe Barzun parmi les 5 petites stations du département avec une fréquentation en 1983 de 290 curistes, traités principalement pour les rhumatismes et les affections ORL.
Propriété privée, les thermes de Barzun sont concédés à la commune de Barèges en 1985 qui les attribue au syndicat des thermes de Barèges jusqu'au 15 mai 2045 dans un objectif de complémentarité. L'établissement de Barzun a été affecté par l'inondation du 18 juin 2013 et n'a pu rouvrir qu'en 2015 après des travaux de remises en état.
