Il più imponente complesso termale della Roma antica non fu costruito da Diocleziano, ma dal fratello Massimiano che glielo dedicò. Era il 298 quando iniziarono i lavori e furono ultimati tra il 305 ed il 306.
Il complesso è secondo il classico schema romano, ma supera tutte le Terme fino ad allora costruite per le nuove tecniche costruttive utilizzate.
Dalle Terme di Traiano riprende il “calidarium” rettangolare con nicchie semicircolari, da quelle di Caracalla l’isolamento del corpo centrale dal recinto e la distribuzione sotterranea degli impianti di servizio e dei depositi di combustibili. Tutto intorno dei giardini chiusi da un recinto. La superficie complessiva superava i 140.000 mq. Per la fornitura di acqua si deviò l’acquedotto dell’Acqua Marcia che riempiva una cisterna lunga ben 91 metri (quasi la lunghezza di uno stadio di calcio) conosciuta in seguito come “Botte di Termini”, demolita in parte nel 1742 e finita di essere abbattuta nel 1860 per i lavori della prima stazione ferroviaria.
L’edificio termale era 250 X 180 metri. C’era una “natatio” o piscina esterna di acqua fredda, la “basilica” o aula centrale che serviva da ritrovo, il “tepidarium” ed il “calidarium”. Questo edificio centrale era affiancato da altre costruzioni dove c’erano i vari servizi e due palestre. L’ingresso alle Terme era situato nella facciata del recito, lungo 370 metri, movimentato da esedre rettangolari o circolari.
Le strutture erano in conglomerato cementizio con paramento in mattoni. Nello spessore dei piloni c’erano sei scalette che permettevano l’accesso al tetto e alle terrazze. I rivestimenti delle pareti e dei pavimenti erano in lastre di marmo. Nella piscina si specchiava la facciata dell’edificio centrale dove ancora rimangono tracce di edicole marmoree su più ordini ornate da statue.
La costruzione poté avvenire in tempi così brevi grazie alle libere maestranze di una moltitudine di condannati ai lavori forzati, tra i quali molti cristiani vittime di persecuzioni in questo periodo. Furono utilizzato anche moltissimi militari epurati, che assegnati alle cave di pietra furono, alla fine dei lavori, massacrati nei “Castra” dove furono ritrovati resti degli oratori dei Quaranta Martiri Soldati e dei martiri Papia e Mauro, aguzzini poi convertiti di Saturnino e Sisinnio, che con Ciriaco, Largo, Smaragdo, Marcello e Trasone fanno parte dei Sette martiri particolarmente legati alla costruzione delle Terme.
Nel 1874 durante la costruzione del Ministero delle Finanze, furono rinvenuti materiali della chiesa di S. Ciriaco “in Thermis”, fatta demolire da Paolo III nel 1534; nel 1091 la chiesa fu concessa a S. Brunone, fondatore dell’Ordine dei Certosini affinché fosse ricostruito il monastero annesso e l’offerta fu ripetuta nel 1370 ma senza alcun seguito.
Nel 410 le Terme vennero devastate dai Visigoti di Alarico e subito restaurate. La loro fine fu segnata dal taglio degli acquedotti nel 537. Da quel momento cominciò un degrado che nel Medioevo accelerò al punto che le Terme erano diventate cave di materiali, e le gigantesche strutture per ricavare la pozzolana provocarono numerosi crolli.
Nel XV secolo le Terme ormai erano ridotte a ruderi, anche se proprio in quel periodo erano stati proposti vari progetti di sistemazione grazie alla caparbietà del sacerdote e musicista palermitano Antonio Lo Duca. Incoraggiato da mistiche visioni avute, don Antonio sottomise a Paolo III, a Giulio III e a Marcello II la proposta di creare un tempio del suo culto nella “basilica” dioclezianea e nel 1561 riuscì a farlo approvare da Pio IV. Così fu costruita la nuova chiesa dedicata alla Beatissima Vergine e a tutti gli angeli e martiri. Fu costruito anche un chiostro ed un monastero a spese dei Certosini.
L’inserimento della Certosa e della chiesa avviarono lo sviluppo della nuova piazza di Termini che divenne il fulcro sempre più importante di smistamento di derrate alimentari, tanto che alcune aule del recinto furono destinate nel 1575 in magazzini annonari.
Quando fu eletto Sisto V, nel 1585, aumentò la sua villa fino a includere i ruderi del lato sud-orientale del recinto termale. La piazza antistante oggi la basilica chiamata prima Esedra e poi Repubblica, in quel periodo, corse serio rischio di essere trasformata in laghetto artificiale per realizzare il progetto, non eseguito per sopravvenuta morte, di creare un canale navigabile da Tivoli a piazza S. Bernardo!
Nel 1860 la regione delle Terme di Diocleziano era ancora una distesa di ville, orti e vigne, quando il cardinale Francesco Saverio de Merode promosse la costruzione della «Stazione centrale provvisoria di Termini» al centro delle botteghe di Farfa in vista di un proprio piano privato di sviluppo edilizio per il quale aveva acquistato a bassissimo prezzo terreni tra p. S. Vitale e castro Pretorio. Il disegno del cardinale fu ripreso nel 1871 con i piani urbanistici e si creò l’arteria con il nome di via Nazionale, un’asse con il Campidoglio e la facciata di S. Maria degli Angeli. Al centro della nuova piazza fu collocata la fontana monumentale; i resti del lato nord-ovest del recinto scomparvero sotto l’isolato del Grand-Hotel e del Ministero del Tesoro.
Una particolarità riguardo a questo Hotel ogni anno si svolge una regolare vendemmia. Nel cortile che si apre su via XX Settembre, già facente parte del tepidarium delle antiche Terme di Diocleziano, esiste infatti un piccolo vigneto (residuo di quello che si estendeva in tutta la zona) costituito da appena 8 viti che producono uva magnifica e vino ottimo (300 bottiglie circa) di 11,5 gradi, di color giallo paglierino e di sapore “delicato, armonico, morbido”. Questo vino speciale, assai noto fra i clienti e molto richiesto, si chiama “Adornetto”, dal nome di un ex carabiniere che per tanti anni ha avuto cura delle viti ed ha provveduto all’incredibile vendemmia.
Sopravvissero il Ninfeo angolare dell’edificio termale tra via Parigi e via Cernaia, poi adattato a Planetario, le due esedre dell’angolo nord-orientale. La basilica divenne, dopo il 1870, il tempio per le grandi cerimonie religiose di carattere ufficiale del Regno. La Certosa restò in parte adibita a caserme e nel 1889 furono fatte le modifiche per creare il Museo Nazionale Romano.