Nel corso dei secoli San Casciano ha legato il suo nome alla presenza delle sorgenti termali. Si ritiene che il primo grande scopritore di queste acque miracolose sia stato il grande re etrusco Porsenna, Lucumone di Chiusi. Se questo dato non trova attualmente conferma negli studi archeologici, di sicuro lo sfruttamento delle terme da parte dei Romani è più che confermato.

In questi ultimi anni, lungo la campagna sancascianese sono affiorate innumerevoli volte lapidi di epoca romana, con incisioni che confermano la presenza delle "Fonti Clusinii", di cui si servono nobili della capitale, che raggiungono facilmente questo centro molto prossimo alla Via Cassia. Studi, cronache e trattati hanno riferito a più riprese dell'attività termale, che ha subito il suo periodo di massima decadenza nell'Alto Medioevo, complici le invasioni barbariche e lo spopolamento.
Tuttavia gli abitanti della zona hanno da conservato anche in quegli anni la memoria storica di quei luoghi, mantenendo il toponimo "ad balneo", che, come conferma il nome del comune, è giunto ai giorni nostri. Questa definizione è presente in alcuni documenti del X secolo. Si ritiene che l'attività termale sia ripresa però solo intorno al XIII secolo. Tra i personaggi illustri che hanno frequentato San Casciano c'è il celebre studioso Ugolino da Montecatini, che ha dedicato alle terme un ampio spazio del suo "Tractatus de Balneis", composto nel 1417.
La vera e propria affermazione di San Casciano come centro termale avviene però dal Seicento in poi, quando nobili ed ecclesiastici di tutta Europa affollano San Casciano per effettuare i loro cicli di cure. Questo periodo non sarà mai più eguagliato. Dall'Ottocento in poi, infatti, si afferma un nuovo tipo di turismo legato alle cure, termali, con impianti moderni ed alberghi di lusso, al quale il comune di San Casciano non riuscirà mai ad adeguarsi a pino.
I principali "bagni" di San Casciano sono quattro. Il più grande stabilimento è il Bagno della Ficoncella, presso il quale sorge il portico voluto da Ferdinando de' Medici per rimarcare i suoi meriti nel rilancio dell'attività termale nel luogo. Vi sono poi il Bagno Grande, che nasce dalla sorgente più copiosa, il Bagno Bossolo, dalle acque tiepide molto indicate per curare le scottature, e la Doccia della Testa. Quest'ultima, molto rinomata, è la più frequentata dagli abitanti del luogo. Le sue proprietà terapeutiche derivano dal suo forte getto di acqua calda proveniente dall'alto.