Las termas o baños públicos fueron construidos en el siglo I a.C. siguiendo los modelos itálicos de los siglos II-I a.C. Eran un servicio público indispensable en una ciudad romana. Tenían una doble función: por un lado, eran baños termales y gimnasio, y por otro, lugar de reunión y tertulia ciudadana. En el museo se conservan las dependencias principales del edificio original.
La palestra era un patio rectangular al aire libre, con una zona porticada, destinada a la práctica de los ejercicios gimnásticos. Parte de la palestra de las termas de Baetulo fue reconvertida posteriormente en un vestuario, aún hoy visible.
El frigidarium era la sala dedicada a los baños con agua fría, y tenía una piscina poco profunda donde los usuarios podían refrescarse después de practicar ejercicios en la palestra.
El tepidarium era una habitación de ambiente templado, de transición entre el frigidarium y el caldarium, y se utilizaba para depilaciones, unciones y masajes.
El caldarium era la sala principal, destinada a los baños con agua caliente. Estaba cubierto con una bóveda, que contribuía a mantener el calor. Se conserva una piscina rectangular que se calentaba por medio de un horno o praefurnium. Son especialmente destacables los mosaicos originales que decoran su pavimento.