北投溫泉浴場由日本時期的台北廳長井村大吉下令擘劃，總督府建築設計師森山松之助監造，完工於1913年6月17日，為和洋折衷風格的雙層建築，亦為當時東亞最大的溫泉公共浴場。1923年日本皇太子裕仁抵台視察時，亦曾至北投參觀公共浴場與考察溪中的北投石，為此浴場還在二樓增建「御休所」供其休憩。
二次大戰後本浴場曾作為台北縣議會招待所、民眾服務處、民防指揮部與光明派出所等使用，因管理單位更迭而終至荒廢。直到1994年，一群北投國小師生在鄉土校外教學的過程中，發現形同廢墟的北投公共浴場。為保存古蹟及空間再利用，這群孩子、社區居民及文史工作者一同發起連署陳情書，希望保留浴場。歷經不斷的溝通與協調，北投溫泉浴場終於在1997年經內政部公告為三級古蹟，1998年10月31日在地方熱心居民與臺北市政府的斥資整修下，以「北投溫泉博物館」之名正式重新開放使用。
