A mai Császár és Lukács fürdők környékén feltörő gyógyforrások vízét már a római korban hasznosították. A középkori Felhévíz település területén a XII. században ispotályokat fenntartó rendek telepedtek le és templomaik, rendházaik mellé fürdőt is építettek.

Az itt talált középkori épületet a törökök gabona- és lőpormalomnak használták, amely a fürdő forrásvizének erejével működött. A mai Lukács fürdő épülete helyén a török korban csupán egy meleg vizű tó lehetett.

Buda felszabadítása után az összes fürdőt kincstári kezelésbe vették.

1884-ben Palotay Fülöp vásárolta meg a kincstártól, és jelentős befektetéssel korszerű fürdőt hozott létre.

A Lukács fürdőt fiai Palotay Rezső és Ödön 1893-ban részvénytársasággá alakították át, melyet követően újjáépítették az iszapfürdőt, a gyógyszállót, népgyógyfürdőt és modern vízgyógyászati osztályt és az uszodákat. A fürdő ekkor kapta a Szent Lukács Gyógyfürdő nevet. A Gellért fürdő megnyitásáig a Lukács fürdő Budapest legnépszerűbb és legmodernebb fürdője volt, külföldről is sok látogató érkezett.

Ekkor alakult ki a szokás, hogy a gyógyult betegek márványból készült „hálatáblákat” helyeztettek el az épületen, amelyek jelentős része a II. világháború alatt megsemmisült. A felújítás során a megmaradt táblákat beépítették az épület falába.

A fürdő ivócsarnoka 1937-re készült el és József Ferenc királyi herceg avatta fel a Budapesten megrendezett első Nemzetközi Fürdőügyi Kongresszus eseménysorozat részeként. Budapest ostroma alatt súlyos károkat szenvedett az épületegyüttes. A II. világháború után államosították a Szent Lukács Gyógyfürdő Vállalatot és a Császár fürdő hozzácsatolásával létrejött az Állami Rheuma Kórház.

1951-ben a Lukács és Császár fürdőt magába foglaló Állami Rheuma Kórház és szintén államosított Irgalmasrendi Kórház összevonásával, Országos Rheuma és Fürdőügyi Intézet néven megalapították a mai Országos Reumatológiai és Fizioterápiás Intézet jogelődjét.

1979-től komplex gyógyfürdő-ellátást nyújtó részlegeket (nappali kórházat) hoztak létre.

A Lukács Gyógyfürdő területén egészen 1999-ig, Európában egyedülálló módon iszapfürdő is működött.

A fürdő 2000-től kezdődő, több ütemben zajló teljes felújítása 2013-ban fejeződött be.