Situato all'interno del Parco Artistico Naturale della Val d'Orcia, vicino alla via Francigena (il percorso principale seguito nell'antichità dai pellegrini che si recavano a Roma), le sue acque vennero utilizzate fin dall'epoca romana a scopi termali.

Caratteristica è la sua struttura, rimasta inalterata nel tempo, con la piazza del paese fatta di acqua bollente, che sgorga a 52 gradi centigradi.

La "Piazza delle sorgenti", una vasca rettangolare di origine cinquecentesca, si trova infatti al centro del paese, chiusa su tre lati da una cinta di mura alta circa un metro e mezzo, con intorno alcuni edifici realizzati da Bernardo Rossellino in onore a Pio II ed il loggiato dove sostò Santa Caterina da Siena.

Da Bagno Vignoni si può facilmente raggiungere e visitare i vicini centri di Pienza e Montalcino e in generale l'intera Val d'Orcia e il Parco del Monte Amiata.

Le acque termali che sgorgano a Bagno Vignoni sono bicarbonato-solfato-alcalino-terrose ipertermali.

Sono utilizzate presso lo Stabilimento Termale per trattamenti di balneoterapia, fangoterapia, inalazioni ed irrigazioni.

Con le acque vengono curate le malattie reumatiche e della locomozione come osteoartrosi, artrosi, cervicoartrosi, lomboartrosi, esiti di interventi per ernia discale, cervicalgie di origine reumatica, periartrite scapolo-omerale (escluse le forme acute), artrite reumatoide in fase di quiescenza, spondilloartrosi e coxoartrosi, reumatismi extra-articolari, fibrosi di origine reumatica, tendinite di origine reumatica e lombalgie di origine reumatica.

Con le inalazioni e le irrigazioni si curano le infiammazioni otorinolaringoiatriche come sindromi rinosinusidiche bronchiali croniche, bronchiti croniche semplici, bronchiti croniche accompagnate a componente ostruttiva, faringolaringiti croniche e sinusiti croniche.

Il centro termale propone anche programmi benessere ed estetici con massaggi parziali e totali curativi, massaggi antistress, trattamenti shiatsu, linfodrenaggi, massaggi estetici parziali e totali.

Lo Stabilimento Termale è convenzionato con il Servizio Sanitario Nazionale per la cura di osteoartrosi ed altre forme degenerative e reumatismi extra articolari.