Las termas, que comunicaban con el Decumano a través de un pórtico con arcadas que le otorgaban un carácter de monumento a este lado de la calzada, fueron construidas a finales del siglo I d.C., y reconstruidas posteriormente por el emperador Adriano (117-138 d.C.), mientras que fueron finalizadas en el año 139 d.C. por el emperador Antonino Pio. El recorrido interior cruzaba dos salas decoradas con mosaicos figurados llegando hasta el frigidarium (sala para baños fríos) (A), con piscinas y suelo de mosaico. Esta estancia comunicaba con otras salas dotadas de un sistema de calefacción, dos tepidaria (B-C) y un calidarium (D), este último con piscinas para baños calientes. El sector oeste del complejo acogía el espacio al aire libre denominado palestra (E), bordeado por una columnata de mármol y donde se practicaban los ejercicios físicos. Por último, en las plantas superiores del edificio había unas viviendas con entradas independientes. Las termas fueron restauradas hasta el siglo IV d.C.
Reconstrucción de las Termas de Neptuno frente a la Via dei Vigili (Calle de los Bomberos) (C. Rossi Bardi)
Cabeza de Plotina procedente del frigidarium de las Termas de Neptuno (colección Museo Nacional Romano)
Busto de Septimio Severo procedente del calidarium de las Termas de Neptuno (colección Museo Nacional Romano)
Cabeza de eunuco o artista procedente del frigidarium de las Termas de Neptuno (colección Museo Nacional Romano)