Le acque calde di Bagno furono conosciute ed apprezzate dai Romani che attorno al luogo ove sgorgavano costruirono un tempio ed uno stabilimento termale: la qualità delle sue acque fu cantata da Marziale che le paragona a quelle di Baia, nel golfo di Napoli, frequentate da matrone e imperatori. Qui si fermavano quanti percorrevano la strada che da Ravenna conduceva alla capitale. Con la distruzione di Bagno da parte di Totila (542 d. C.) andò perduto anche il ricordo delle acque calde. Una leggenda, degna dei fratelli Grimm, ne attribuisce il ritrovamento ad una fanciulla di 14 anni, Agnese di Sarsina, vissuta nel XII secolo.
La leggenda racconta che costei, segretamente cristiana, fu cacciata da casa per non aver voluto acconsentire al matrimonio con un pagano, impostole dal padre. Affetta da lebbra, si rifugiò in una zona impervia attorno a Bagno, in compagnia di un cagnolino.
Un giorno il cane, razzolando, fece scaturire un'acqua salutare con cui Agnese, lavatasi, guarì dall'orribile malattia. Ella si ritirò poi in un monastero vivendo in santità.
La leggenda ha alcune varianti: una, racconta che Agnese, cacciata dal padre perché cristiana, fu affidata a due sgherri perché l'uccidessero; ma questi, mossi a compassione, la risparmiarono riportando al padre le vesti di costei sporche del sangue di un agnello ucciso in sua vece. Leggenda a parte, Agnese é da sempre venerata a Bagno di Romagna.