La natatio, la grande piscine, est le cœur du complexe des Thermes I (fig. 1). 

Fig. 1 - Planimétrie des Thermes I. La natatio est indiquée en vert (Bacco-Serra 1998 ; réélaboration de C. Tronchetti).

Cette grande piscine (d'une profondeur de 11,20 x 6,10 x 1,60 m), est entourée de marches d'accès (fig. 2). 

Fig. 2 - La natatio vue de l'est (photo Unicity S.p.A.).

Les côtés longs et le côté ouest présentent quatre marches, tandis que le côté est n'en a que cinq.

L'eau chaude mélangée à de l'eau froide arrivait par l'Est, où le flux jaillissait d'un protomé qui n'existe plus aujourd'hui (fig. 3). À l'ouest se situaient également des locaux de service ainsi que les bassins de mélange de l'eau (fig. 4).

Il est impossible de savoir avec certitude bien que cela soit vraisemblable) si la couverture avec la voûte en berceau de la natatio présentait ou non des lucarnes pour l'éclairage, au même titre que les arcades.

Fig. 3 - Vue de la natatio avec le point d'amenée de l'eau (photo Unicity S.p.A.).

Fig. 4 - La natatio avec au fond les locaux de services (photo Unicity S.p.A.).

On sait en revanche avec certitude que la piscine a subi dans le temps des travaux d'entretien constants  comme le démontrent les nombreux fragments d'inscriptions votives réutilisés à des époques successives pour remplacer les marches endommagées (fig. 5).

Fig. 5 - IInscriptions remplaçant les marches de la natatio à la fin de l'Antiquité (photo Unicity S.p.A.).