Le fonti letterarie collocano le Terme fatte costruire dall’imperatore Tito nella Regio III, e ricordano la dedica dell’edificio nell'80 d.C. e alcuni restauri realizzati nel 238 d.C. Le uniche indicazioni utilizzabili per ricostruire il monumento, fino alle recenti indagini di scavo condotte dalla Sovraintendenza Comunale alla fine degli anni Ottanta, venivano dai pochi resti esistenti in via delle Terme di Tito, e soprattutto dai disegni di Andrea Palladio della metà del Cinquecento.
Nella ricostruzione palladiana le terme risultavano composte da un corpo centrale di non grandi dimensioni, circondato da una serie di vani disposti in maniera speculare. Dal Cinquecento in poi il nome di Terme di Tito veniva erroneamente attribuito ai resti delle Terme di Traiano; l'individuazione dell’edificio e la sua esatta collocazione si devono a Rodolfo Lanciani che nel 1895 aveva interpretato correttamente quanto lo stesso Palladio aveva annotato in margine alle sue tavole. Resti cospicui, ancora in vista nel 1935-36, furono interrati al momento della sistemazione del Parco di Traiano.
Gli scavi eseguiti tra il 1986 e il 1992 nel giardino pubblico tra via delle Terme di Tito e via Nicola Salvi, benché limitati a saggi di limitata estensione, hanno permesso di confrontare i ruderi conservati e le strutture riportate alla luce con il disegno palladiano e di provare, nelle linee generali, la sua attendibilità. Sono state quindi riconosciute almeno tre fasi edilizie: la fase originaria dell'impianto risale all'età flavia, mentre di età adrianea è un importante rimaneggiamento; le murature del livello superiore, collocate al di fuori del perimetro termale originario, appaiono più tarde, da riferire forse ai restauri del 238.
Le terme di Tito si trovano vicino al Colosseo ed alle Terme di Traiano, nel pieno centro storico di Roma.