L'edificio, noto come terme della Rotonda, si trova a nord del teatro romano; l'ingresso attuale si trova sulla via omonima (via della Rotonda), che sale verso la parte alta della collina, acropoli della Catania antica. Fu uno dei pochi edifici a non essere distrutto dal terremoto del 1693; è stato studiato da molti eruditi che si convinsero del fatto che questa costruzione fosse servita da modello per il Pantheon di Roma; a causa di questa errata interpretazione, l’edificio venne chiamato da tutti il Pantheon.
Già il principe di Biscari, nel Settecento, riconobbe nel monumento un edificio termale, ma furono gli scavi condotti nel 1950 da Guido Libertini a dare all’edificio una più giusta collocazione storica e cronologica. I lavori di scavo permisero di ricostruirne l’esatta pianta, la sua altezza originaria e la struttura primitiva, che appariva mutata dai successivi rimaneggiamenti. La costruzione si presenta come un edificio circolare chiuso in un quadrilatero con tutta una serie di archi e vasche marmoree sistemate all’interno di grandi nicchie. Sotto un pavimento recente e una cripta che vi era stata ritagliata, vennero alla luce le antiche costruzioni, che furono ordinate secondo il seguente schema cronologico: - Livello ellenistico-romano con resti delle sue costruzioni termali. - Un rimaneggiamento di età imperiale che diede all’ambiente la forma circolare del calidarium. - Un altro rimaneggiamento di età romana più tarda. - Il pavimento bizantino. - Alcune trasformazioni di età medievale. - La sistemazione più recente che risale al XVII o al XVIII secolo.
Da tutte queste considerazioni fu possibile ricostruire la vicenda di questo edificio che fu trasformato in chiesa cristiana. Dal 2004 al 2008 una nuova serie di scavi hanno interessato l'edificio, e ciò ha reso possibile la scoperta di tombe, di nuovi affreschi e di ambienti termali che si estendono al di sotto della vicina via La Mecca.