Stari "Rimski izvor" i rimsko kupatilo, kao i novac iz II-IV veka nove ere nađen u njemu, ukazuje da su lekovite vode Vrnjačke Banje koristili stari Rimljani. Eksponati iz antičkog doba, koji se čuvaju u vitrinama banjskog kupatila, nađeni su 1924. godine prilikom kaptaže tople vode. Posle propasti Rimske imperije lekovite vode ove banje ostale su zaboravljene i koriste se ponovo od tek od 1858. godine, a prva zvanična sezona u lečilištu otvorena je 1870. godine.

Veliku vrednost vrnjačke vode ocenio je još 1834. godine baron Herder, uporedivši je sa vodom Slosbrunena u Karlovim Varima. Naš istaknuti pri­rodnjak Josif Pančić uporedio je sa čuvenim izvorom Krenen u nemačkoj banji Ems. Još u prošlom veku se znalo da je vrnjačka voda slična, ali sa jačim dejstvom od cenjene francuske Plombijerske vode. Kako topli i hladni mineralni izvori Vrnjačke Banje daju oko 700.000 litara vode za 24 časa, što je približno količini mineralne vode izvora u francuskoj banji Viši, banji je opravdano pre mnogo decenija predviđana lepa budućnost. 

Prvog jula 1868. upućen je svim njenim korisnicima i prijateljima pro­glas od strane "Osnovatelnog fundatuiskog društva lekovite kisele vruće vode u Vrnjcima" za unapređenje lečilišta, ali tek početkom našeg veka donet je prvi regulacioni plan i započela je intenzivnija izgradnja Banje. Izgrađen je prvi vodovod pitke vode sa javnim estetski oblikovanim kamenim česmama u celom užem banjskom području. Počela je i izgradnja hotela, vila i kuća za sve brojnije posetioce Banje. Uporedo sa porastom broja posetilaca, izrastalo je banjsko naselje, pa je 1933. godine Vrnjačka Banja imala oko 300 vila, pan­siona, hotela i sanatorijuma za smeštaj oko 10.000 gostiju.

Vrnjačka Banja je u II svetskom ratu ratu teško stradala: zgrade su oštećene, a inventar opljačkan.