Già dal 1376 questo bagno è presente in un regesto della Repubblica di Lucca e ancora nel 1442 il Consiglio degli Anziani nomina tre consiglieri della Corte dei Mercanti per l’esecuzione di lavori urgenti. Nel 1469 il mercante Domenico Bertini viene nominato dalla Repubblica di Lucca Commissario ai Bagni Termali. In breve egli risistemò l’intera area e fece costruire un edificio, i cui lavori furono ultimati nel 1471. Lo stabilimento come ci appare oggi con le torrette cuspidate risale al secolo XVII. Nell’estate del 1581 il pensatore francese Michel de Montaigne arriva a Bagni di Lucca per curare la sua calcolosi renale e si stabilisce nella casa Bujamonti dove oggi una lapide ricorda il soggiorno dell’illustre filosofo. Due erano all’epoca le vasche: una per gli uomini ed una per le donne, inoltre vi era un locale per le docce. Scrive Montaigne nel suo Giornale di viaggio in Italia:
“Qui esiste la possibilità di bere e anche di bagnarsi: un bagno coperto, a volta, e alquanto buio, largo come la metà della mia sala a Montaigne. V’è pure un certo scarico che chiamano"la doccia”: si tratta di tubi attraverso i quali si riceve l’acqua calda su varie parti del corpo, e in ispecie sulla testa, con zampilli che vi scendono addosso senza interruzione e, venendo a colpire la parte malata, la scaldano; poi l’acqua si raccoglie per mezzo di un condotto di legno, simile a quello delle lavandaie, e vi scorre dentro. Esiste un’altra sala da bagno, del pari buia e voltata, per le donne; e tutto viene originato da una fonte alla quale si beve, piuttosto scomodamente, in un’infossatura dove si è costretti a scendere di qualche gradino.”
Nel 1669 per l’arrivo della Granduchessa Vittoria Della Rovere il bagno venne restaurato e qui nel 1790 furono ospiti Ferdinando d’Austria e la sua sposa Maria Beatrice d’Este, principessa di Massa. In questa occasione vennero abbelliti un paio di bagni che presero il nome di Bagno del principe e Bagno della principessa. Gli altri bagni erano: il bagno dei Padri Riformati, il bagno Dante, il bagno dei Servitori, il bagnetto piccolo. Durante il periodo Baciocchiano vennero rivestite le pareti degli interni di marmo e nel 1859 il vestibolo fu chiuso dalla cancellata di ferro visibile ancora oggi. Georg Christoph Martini nel suo Viaggio in Toscana (1725-1745) così descrive il bagno:
“Su di un’altura di questa località si trova il Bagno alla Villa, di bella costruzione e diviso in tre stanze principali. Il bagno degli uomini ha un soffitto a cupola dipinto a fresco. L’altro fu costruito per una principessa ed ha tutto intorno alla vasca una delicata ringhiera di ferro. Il terzo è per le donne. Nel sottosuolo v’è ancora un bagno per i religiosi ed uno per i poveri che ne usufruiscono senza pagamento [ …]. Le passeggiate che si possono fare da questo posto sono amenissime; le strade corrono tra vigneti e sono fiancheggiate da fitte siepi di bellissimo bosso alto due braccia, accuratamente potato. Le alte selve di verdi castagni, le fresche sorgenti, le frequenti cascate formate dalle limpide acque della Lima, insieme ad altre bellezze naturali, rendono questa località oltre modo piacevole.”
Molti furono coloro che nella storia utilizzarono l’acqua del Bagno alla Villa, fra gli altri sappiamo che Ludovico Ariosto venne esortato da Alfonso I di Ferrara a portargliene qualche soma. Sappiamo che l’acqua veniva addirittura contraffatta tanto era famosa fino al 1787 quando il governò emanò un regolamento per l’emungimento delle acque del bagno. L’acqua del Bagno alla Villa che sgorga ad una temperatura di 39° C, fu esportata per tutto il secolo XVIII. Fino a quaranta anni fa il Bagno alla Villa fu usato come bagno pubblico dalla popolazione del luogo. Attualmente sono in corso lavori di restauro per questo piccolo gioiello che conferisce con le sue torrette alla piazzetta del bagno, pressoché immutata, un’atmosfera fuori dal tempo. Al Bagno alla Villa sorsero negli anni le più importanti dimore dell’aristocrazia lucchese che tutt’oggi convivono, come allora, con le abitazioni degli abitanti del posto. La borgata rappresenta la storicizzata tradizione di luogo residenziale privilegiato.