Ce sont les plus grands thermes de Rome, construits entre 298 et 306 après JC. Le système thermique ressemble à celui des thermes de Traiano jusqu’à Colle Oppio avec un grand exèdre semi-circulaire et le calidarium rectangulaire avec trois niches semi-circulaires. Viennent ensuite le tepidarium, une salle basilicane et la piscine rectangulaire, tout est disposé dans l’axe central. De part et d’autre de cet axe, des salles sont disposées symétriquement: gymnases, vestiaires et locaux de service. La plupart de ces structures sont encore visibles dans l’église de S. Maria degli Angeli qui occupe la salle centrale, la basilique et une partie de la piscine. Les salles situées entre la basilique et le gymnase sont occupées par le musée des thermes. Une salle octogonale, qui fait partie du musée national romain, se situe à l’angle ouest, au croisement de la Via Parigi, aujourd’hui. Sur les côtés du grand exèdre, il y avait deux salles circulaires, dont l'une, du côté ouest, a été transformée dans l'église de S. Bernardo alle Terme. Entre ceux-ci et l'exèdre, qui servait peut-être de théâtre, se trouvaient deux salles rectangulaires, probablement des bibliothèques. Sur le côté opposé se trouvent deux exèdres encore bien conservés, où il y avait des conférences et des lectures en public.