Miskolctapolca már a 13. századtól fontos szerepet töltött be Miskolc életében. Itt található a várost alapító nemzetség egykori temetkezési helye, valamint a Bencés monostor romjai, amelyek ma a Barlangfürdő bejáratánál láthatók. A szerzetesek a 14. század második felétől a 16. század elejéig éltek itt, amikor az apátságot több támadás érte. Ennek következtében elmenekültek, az épületek elpusztultak, a terület pedig fokozatosan elmocsarasodott.
1711-ben a tapolcai apát hívta fel a térség vezetőinek figyelmét a terület leromlott állapotára és kezdeményezte a fürdő helyreállítását. A gyógyvíz kedvező hatásainak igazolására Kassáról érkezett orvosokat is felkértek. A fából épült fürdőház első ismert leírása 1743-ból származik, így ekkorra a fürdő már biztosan működött.
A 18. század második felére az épület ismét rossz állapotba került, ezért 1837-ben újabb felújítás kezdődött.
Miskolctapolca valódi fejlődése a 19–20. század fordulóján indult meg. Az 1920-as és 1930-as években már népszerű üdülőövezetté vált, majd 1934-ben hivatalosan is üdülőhellyé nyilvánították.
1938-ban Szeghalmy Bálint tervei alapján felépült a Tavi fürdő, amely egy kör alakú, a meleg vizű tó fölé emelt épület volt.
A térség fejlődésének alapját a gyógyvíz jelentette, ezért szükségessé vált egy korszerű, európai színvonalú fürdő megépítése. Az új fürdőpalota 1939 és 1941 között készült el. Már ekkor felismerték a különleges barlangrendszer jelentőségét, hiszen a közel 30 °C-os termálvízű barlang Európában is egyedülálló természeti érték.
A régi fürdőépület bontása során jelentős régészeti leletek kerültek elő, de ennél is nagyobb jelentőségű volt egy 31,5 °C-os forrás feltárása, amelynek vízhozama elegendő lett volna Miskolc akkori teljes vízellátásához.
1941. május 28-án ünnepélyesen átadták az új fürdőépületet, amely a ma is látható épületegyüttes alapját képezi. Az építkezés során az iszapos talaj miatt 212 vörösfenyő cölöpöt vertek le, amelyekre a főépületet tartó betonkoszorú került.
Ekkor készült el a kupolacsarnok különleges üvegteteje is, amely eredeti szerkezetében a mai napig egyetlen gombnyomással nyitható és zárható.
Az első barlangi fürdőrész csaknem húsz évvel később, 1959-ben nyílt meg a látogatók előtt. Tíz évvel később, 1969-ben lebontották a Tavi fürdőt, helyén pedig megépült a Kagylómedence, amely napjainkra a Barlangfürdő egyik legismertebb jelképe lett.
Az 1980-as évek elején újabb barlangjáratok feltárása kezdődött meg, amelyeket az 1998 és 2005 között zajló nagyszabású fejlesztés során alakítottak fürdőzésre alkalmassá.
Az ezredfordulón valósult meg a Barlangfürdő történetének addigi legjelentősebb bővítése, amely közel hét éven át tartott.
A fejlesztések során:
- teljeskörűen felújították a fürdőépületet, beleértve a kupolacsarnokot és az öltözőket;
- kibővítették a barlangi fürdőtereket;
- kialakították a napozókertet, a gyermekmedencét és a Kagylómedence melletti úszómedencét;
- felépítették az egykori Tavi fürdő másolatát;
- elkészült a terápiás épület és a Szaunapark;
- megépült a főépületet és a barlangrészt összekötő fürdőcsarnok, valamint a hozzá kapcsolódó galéria;
- ezzel a fejlesztéssel a főépület és a barlangi rész egységes fürdőkomplexummá vált. Korábban a két részt csupán egy fedett folyosó kötötte össze.
A barlangi részben a fürdőcsarnok medencéjéből lehet eljutni a vízben körbejárható régi barlangi medencékhez, ahol dögönyöző és vadvízi élményelemek is várják a látogatókat.
Az újonnan kialakított Csillagterem egyik legkülönlegesebb eleme a kupolás mennyezetre vetített csillagtérkép, amely különleges hangulatot teremt, mintha a vendégek a csillagos ég alatt fürdőznének.
Szintén az új részben található a Római terem, amely nevét az ókori római fürdők hangulatát idéző téglaburkolatú falairól kapta.
A harmadik új helyiség a Hidas terem, amelynek különlegessége, hogy a medence fölött átívelő hídon a látogatók is átsétálhatnak, így egyedi nézőpontból fedezhetik fel a fürdő belső terét.