Rozległy kompleks termalny wzniesiono około roku 110 n.e., w epoce Trajana, z której pochodzi znaleziona na terenie obiektu podobizna Marciany, siostry cesarza. Budynek posiada rozległy dziedziniec otoczony kolumnadą, który służył jako gimnazjon (A) i sektor termalny położony na wyższej kondygnacji. Apodyterium (przebieralnia) (B) było wyłożone czarno-białą mozaiką przedstawiającą atletów, natomiast polichromowana mozaika zdobiła frigidarium (salę do zimnych kąpieli) (C), do którego w III wieku n.e. dobudowano duży basen z absydą (D). Południowy sektor łaźni zajmowały ogrzewane pomieszczenia (E-G). W IV wieku n.e. część południowego skrzydła (H) została przekształcona w oddzielny kompleks termalny, bezpośrednio wychodzący na Via Severiana. Łaźnie Porta Marina przechodziły kolejne renowacje aż do czasów Teodoryka (493-526 r.n.e.).