Les thermes d'Arles ont été construits au début du IVe siècle, lorsque l'empereur Constantin résidait à Arelate. C'est une époque de forte prospérité pour la région et Rome étend sa puissance sur une très large partie de l'Europe.
Connus au Moyen Âge sous le nom de « Palais de la Trouille », ces thermes, parmi les mieux conservés de France, ont traditionnellement été considérés à tort comme les ruines d'un palais que l'empereur Constantin aurait érigé. Il faudra attendre le XXème siècle pour que des fouilles approfondies soient menées et mettent à jour ce trésor patrimonial.
Les vestiges actuellement visibles correspondent au caldarium, avec des planchers de chauffe suspendus (hypocauste) comprenant trois piscines (solia). Deux d'entre elles sont rectangulaires. La troisième, en abside semi-circulaire et percée de trois fenêtres, est couverte d'une voûte en cul de four. Le caldarium communique avec le laconicum ou étuve sèche et le tepidarium ou bain tiède, terminé à l'ouest par une abside semi-circulaire.
Les autres parties de ces thermes, situées plus au sud, n'ont pas été fouillées.
Classé Monument historique dès 1840, les thermes de Constantin font partie de la richesse architectural d'Arles, ville classée au Patrimoine mondial de l'Unesco.