A fürdőhely a Királyerdő nyúlványát képező Somlyó-hegy alatt, a váradelőhegyi konvent által alapított Harangmező és Hévjó falu határán alakult ki, legkésőbb a 14. században. Püspökfürdő és Szent László kapcsolatának alapja egy, a vízfakasztás csodája köré épülő legendai hagyomány, mely szerint a seregei élén erre járó király megszomjazott, és víz után kutatva lova véletlenül felrúgott egy követ, ami alól forrásvíz tört elő. A ma Pecze-patakként ismert hévizű vízfolyás középkori neve Hévjó volt, s ezt a nevet kapta a forrás szomszédságában megtelepült falu is.

A történeti források azonban nem nyúlnak annyira vissza időben: a település első említése 1249-ből való, amikor IV. Béla király Geregye Pál országbírónak adományozta. Fiától, Miklós vajdától IV. László elkobozta – lázadása során okozott – kártételei miatt, és a váradi káptalannak adta valamikor 1290 előtt. Ma is álló kicsiny temploma a 13. század végén épülhetett, papja szerepel az 1332–37. évi pápai tizedjegyzékben. Az egyik legkorábbi, a fürdőt említő adat VII. Ince pápa 1405. évi oklevele, melyben bűnbocsánatot engedélyez a Nagyvárad melletti, Szent László királyról elnevezett melegfürdőnél levő szegények kórházának, a kápolnáját gyónás céljából bizonyos ünnepeken fölkeresők és a fenntartásához hozzájárulók számára. Janus Pannonius 1458-ban írt, Búcsú Váradtól címen ismert költeményében utal a termálvizű fürdőre: „Hőforrás-vizeink, az Isten áldjon, / Itt nem ront levegőt a kénlehelet, / Jó timsó vegyül itt a tiszta vízbe, / Mely gyógyítja szemed, ha fáj s ha gyenge, / És nem sérti az orrodat szagával.” 1531-ben a fürdőben álló kápolna javára végrendelkezik Ártándi Balázs, később Oláh Miklós említi a hőforrásokat Hungariájában. Georg Wernher 1549. évi hidrográfiai műve – De admirandis Hungariae Aquis Hypomnemation –, valamint a bolognai csillagász, Giovanni Antonia Magini 1596-os Ptolemaios Geographia kiadásában megjelenő utalások már szélesebb körben ismertté teszik a fürdőt.

Miután a fürdőkultúrájukról híres törökök 1660-ban elfoglalták Váradot, „Szent László gyönyörűséges bányáiban” az épületek egy részét épen hagyták, nyilván saját használatukra. A hódoltságot követően, 1696-ban Benkovich püspök kezdte el újbóli kiépítését, amit Csáky Imre folytatott, aki kápolnát is emelt ezen a helyen. 1733-ban a fürdőnek négy, fabélelésű medencéje volt, és alkalmas szállása is lehetett, hiszen 1739-ben Csáky Miklós püspök néhány napot töltött a fürdőtelepen, melynek adminisztrálását a püspökség a század második felében már bérlőkre bízta. Ekkor már Szent Lászlót ábrázoló köztéri szobor is állt Püspökfürdőn. A későbbiekben szinte mindegyik váradi püspök tett a fürdő fejlesztéséért: 1842-ben Lajcsák Ferenc püspök az emeletes István szállót, majd Szaniszló Ferenc az Amerika Szállót építtette fel. Előbbi, az 1883-ban Lipovniczky püspök által emelt új kápolna, valamint a Schlauch Lőrinc gyógyépületéből átalakított Kaszinó ma is áll.