Plombières è una città termale segnata da 2000 anni di storia.

Fu, dal V secolo a.C. J.-C., il luogo di un habitat celtico. Furono i romani che, durante la conquista della Gallia, vi scoprirono delle sorgenti termali e fondarono la località. Le legioni del luogotenente di Cesare, Labieno, che si stavano dirigendo a nord attraverso l'odierna Franca Contea, nel -51, si fermarono vicino a Plombières. La leggenda narra che un soldato, alla ricerca del suo cane, lo scoprì che fumava con vapori d'acqua bollenti. I Romani si interessarono quindi alla scoperta delle dette sorgenti termali e scesero a valle per intraprendervi opere gigantesche, che sembravano essere alla base della tecnica di captazione e trasporto delle acque termali. Per catturare le sorgenti, hanno deviato il fiume Augronne e lanciato un'enorme "zattera" di cemento sulle zone di emersione delle sorgenti in cui hanno costruito specie di pozzi (camini) per portare l'acqua in piscina. .

I romani poi costruirono le loro strutture termali per sfruttare appieno i benefici dell'idroterapia. Vi installarono una vasca di acqua termale calda per i soldati romani, feriti di guerra dai tigli sul Reno. La stazione subì abusi durante le invasioni barbariche, ma rinasce a partire dal Medioevo.