Le acque dello Stabilimento termale di Levico vengono da due sorgenti del Monte Fronte, le cui acque vengono denominate acqua "forte" e acqua "debole", a seconda del contenuto di sostanze minerali. L'acqua "forte" viene estratta dal fondo di una galleria detta "Canopa", scavata dai minatori d'argento attivi nel Lagorai durante il Medioevo, mentre l'acqua "debole" esce dalla Caverna dell'Ocra, situata in un luogo ad un centinaio di metri di quota più in basso.
Il primo utilizzo delle acque venne dai minatori, che le utilizzavano per l'estrazione del cosiddetto vetriolo verde (solfato eptaidrato), e solo in seguito le acque vennero sfruttate a scopo terapeutico. Le prime cure balneari venivano effettuate a Vetriolo, ma dato il forte disagio nel raggiungere la località, situata a più di 1000 metri di quota oltre il fondovalle, vennero costruite delle condutture che portavano, ed in parte portano tuttora, le acque nel capoluogo comunale.
Il periodo d'oro dello stabilimento termale si interruppe bruscamente con lo scoppio della Prima guerra mondiale, nella quale il paese venne quasi completamente evacuato. Nel 1930 il Demanio dello Stato assunse la proprietà del complesso termale nella sua interezza, avviando poi la costruzione del nuovo Stabilimento termale a Vetriolo.
Lo stabilimento termale si trova nei pressi delle sorgenti dell'acqua arsenicale ferruginosa che han reso note le terme dell'alta Valsugana a livello internazionale.