Si trova nella Valle dell'Ombrone, al confine tra i comuni di Monticiano e Civitella Paganico, rispettivamente in provincia di Siena e in quella di Grosseto.

Le Terme di Petriolo erano già conosciute fin dall'epoca romana, tanto da essere citate in un'orazione di Cicerone e in un epigramma di Marziale.

Le prime notizie certe si fanno risalire al 1230 e da una "Charta Bagnorum" del 1250 risulta che all'epoca si contavano quattro bagni: uno situato a monte nelle vicinanze del fiume Farma e gli altri, fra i quali quello delle donne, collocati via via più a valle.

In epoca rinascimentale, e più precisamente all'inizio del Quattrocento, fu costruito il primo complesso termale in muratura, dinanzi alla sponda settentrionale del Farma, nel territorio comunale di Monticiano.

Proprio durante il Rinascimento, le terme assunsero un notevole prestigio, tanto che vi si recarono alcuni personaggi della famiglia dei Medici e dei Gonzaga, oltre a papa Pio II.

E' visibile ancora oggi l'antico fabbricato, affiancato dai resti delle mura difensive costruite nel XV secolo.

Nel 1907 Petriolo fu annoverato nella pubblicazione del Ministero dell'Interno riguardante l'elenco ufficiale delle acque minerali d'Italia.

Riacquistò parte dell'antica fama con la costruzione del nuovo complesso alberghiero risalente al 1978.

L’acqua termale di Petriolo scaturisce alla temperatura di 43 gradi centigradi dalla sorgente che si trova sulla riva del torrente Farma, con la portata media di circa 40 litri/sec.

Il forte odore di zolfo che emana è dovuto alla presenza di idrogeno solforato in quantità notevoli.

Nelle acque di Petriolo si trovano anche anidride carbonica libera, calcio, fluoro e gli ioni cloruro, solfato e idrogeno carbonato.

In riferimento alla sua alta mineralizzazione e alla temperatura, l’acqua di Petriolo è stata definita ricca di sali, ipertermale e nella classificazione generale delle acque termali rientra nella categoria delle acque solfidriche, salso-solfato-bicarbonato-alcalino terrose-ipertermali.

L'azione curativa dello zolfo rende l'acqua di Petriolo atta ad intervenire in numerosi e disparati disturbi: la principale indicazione riguarda le affezioni osteoarticolari muscolari e dei nervi periferici.

Risultati interessanti si ottengono nei disturbi delle prime vie respiratorie, nella labilità rino-bronchiale, nel caso di malattie cutanee quale l'acne, psoriasi e pitiriasi.

Altre utilizzazioni riguardano le disfunzioni dell'apparato riproduttivo femminile, malattie cardiovascolari, nonchè taluni disturbi metabolici e le intossicazioni croniche da metalli.

Le sorgenti termali sono fruibili, sia liberamente che presso lo stabilimento termale con annesse strutture alberghiere.

Lo stabilimento termale apre a fine 2010 completamente rinnovato, offrendo cure fisioterapiche, cure inalatorie, fanghi termali e piscine termali.