Sin embargo con la finalización del Aqua Virgo, el acueducto terminado por Agripa en 19 a. C., los baños se proveyeron de agua de forma regular, convirtiéndose en unas termas propiamente dichas, con una gran piscina ornamental adjunta (Stagnum Agrippae) y una rica decoración interior con mosaicos y obras de arte: el Apoxiomeno de Lisipo se alzaba en el exterior.

La piscina se encontraba un poco hacia el oeste, entre las actuales Via de Nari y Corso Vittorio Emanuele.

En el año 80 d. C., las termas se vieron afectadas por un gran incendio,[2]​ pero fueron restauradas y ampliadas por Domiciano.

En tiempos del emperador Adriano se realizaron diversas reformas internas.

Sidonio Apolinar menciona que las Termas de Agripa todavía estaban en uso en el siglo V.