Progettato probabilmente da Lorenzo Nottolini, l'Ospedale fu iniziato intorno al 1825 grazie ai contributi che il Conte Niccolò Demidoff mise a disposizione dell'Ospedale di Lucca, che presiedeva al funzionamento dei Bagni. L'Ospedale garantiva un completo servizio di assistenza sanitaria a coloro che non avevano la possibilità di coprire le spese della cura termale. Il servizio farmaceutico era gestito dalla farmacia dei bagni.
L'intero complesso dell'ex Ospedale Demidoff (ora Villa Demidoff o Villaggio Globale) è occupato da un centro di medicina.