Es el espacio más reducido y cálido del conjunto, y podía superar los 40 o 50 grados centígrados de temperatura ambiente, acompañada de vapor abundante. En términos modernos, sería lo más parecido a una «sauna». El aire se calentaba en un horno situado en una sala contigua, y se transmitía hacia el caldarium a través de un hipocausto, o sea, una cámara subterránea conectada con el horno. En el caldarium había una pequeña piscina situada en el ángulo sureste de la cámara, que era poco profunda y, como en baños musulmanes, no presentaba gradas de acceso.

Una tubería de cerámica vidriada empotrada en uno de los muros servía para facilitar la circulación de aire caliente proveniente del hipocausto.

Varias intervenciones arqueológicas a finales del siglo XX han permitido conocer la complejidad constructiva del caldarium, el horno y el hipocausto, que aún hoy mantienen algunos interrogantes sobre su funcionamiento.