Le terme furono iniziate nel 298 a.c. dall’imperatore Massimiano, nominato Augustus di occidente da Diocleziano, ed aperte nel 306, con un’estenzione straordinaria, di quasi quattordici ettari.

Erette tra il Viminale ed il Quirinale, le Terme di Diocleziano sono le più grandi di Roma e del mondo romano. Per costruirle, furono demoliti numerosi edifici e fu modificata la rete stradale.

Per l’approvvigionamento idrico fu realizzata una diramazione dell’Aqua Marcia. I lavori, iniziati nel 298 da Massimiano e Diocleziano, furono completati nel 305-306 da Galerio e Costanzo Cloro.

Le Terme furono abbandonate dopo il taglio degli acquedotti a opera dei Goti di Vitige, nel 537, e le devastazioni degli armati di Totila, nel 546. Da allora il sontuoso edificio divenne una cava di materiali di reimpiego, ma ancora nel XV e XVI secolo conservava parte della sua decorazione marmorea.
Nel 1561 Pio IV decise di realizzare all’interno delle terme una basilica dedicata a Santa Maria degli Angeli.
Nel 1575 Gregorio XIII trasformò gli ambienti a ovest del calidarium in granai.
Nel 1754 Benedetto XIV installò nell’ambiente adiacente all’aula Ottagona la chiesa di S. Isidoro in thermis.

Nell’Ottocento gli ex granai divennero sede del Pio Istituto Generale di Carità, e singole parti dell’edificio furono cedute a privati.

Con le trasformazioni urbanistiche legate alla proclamazione di Roma capitale, il complesso subì ulteriori gravi mutilazioni.

Nel 1500 dall’ambiente precedentemente adibito a Tepidarium venne ricavata la chiesa di Santa Maria degli Angeli e dei Martiri: la dedica ai martiri venne aggiunta perchè, secondo l’agiografia cristiana, le terme furono costruite dai Cristiani resi schiavi, ma non ne esiste alcuna documentazione storica.

Risale infatti al periodo di impero di Diocleziano l’ultima persecuzione sui Cristiani, e la Chiesa afferma che Diocleziano impiegasse per sette anni 40000 Cristiani per la costruzione di questo superbo edificio, ma non c’è notizia storica di questa schiavitù.

La chiesa, che già aveva deturpato e saccheggiato per la sua costruzione le terme romane, subirà ulteriori modifiche nel 1700, in quanto alcuni ambienti vennero invece usati dai papi come magazzini del grano, compresa purtroppo la sala ottagona.

Dove una volta, inoltre, era ubicato il convento dei Certosini, allestito da Michelangelo, ora si trova una delle quattro sedi del Museo Nazionale Romano, nato per ospitare i reperti provenienti dalle città, datati tra il V secolo a.c. e il III d.c.

Apparteneva al recinto perimetrale anche la grande esedra, anticamente adibita a teatro e in epoca moderna trasformata in Piazza della Repubblica.
La facciata della chiesa di S. Maria degli Angeli, in piazza della Repubblica é infatti l’esedra di una delle sale delle Terme di Diocleziano.