Il Granduca vuole il Bagno più grande
Lo stabilimento acquista una certa consistenza nella seconda metà del Settecento quando la Comunità di Bagno concede in enfiteusi la "fabbrica" di S. Agnese al dottor Giuseppe Bartolini che s'impegna ad ampliarla (1779).
Nel decennio successivo, grazie a generosi contributi del Granduca Pietro Leopoldo I, Bartolini ricostruisce l'edificio: al piano terra dodici "bagnetti" con tinozze di marmo ricevono l'acqua da condotte che partono dal cratere o "conserva principale" ove sono captate varie sorgenti calde; altri due con sorgenti proprie e riservati alla docciatura, sono posti accanto a stanze del "tiepidario". Nei due piani superiori vi sono le cucine e le camere degli ospiti.
Anche Leopoldo II d'Asburgo Lorena, ultimo Granduca di Toscana, s'adoprò per lo sviluppo e nel 1828 trasformò le Terme di S. Agnese in azienda autonoma.