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Existen referencias de un paraje denominado La Torre, a dos kilómetros del balneario en dirección Alfaro (Gracchurris romana), de la existencia de una necrópolis romana, con epígrafes y tapas o cubiertas de lajas pétreas que posteriormente fueron destruidas en la construcción de la carretera que pasa por el lugar. Del conjunto se conserva una de las estelas que se encuentra expuesta en el zaguán del Ayuntamiento de Grávalos y fechada entre los siglos II y III d.C. sin que se conozca con exactitúd donde se ubicaría la posible villa o pequeña población romana de la que dependería esta necrópolis.

No obstante, el lugar de Fons-Podrida que identifica al actual Balneario, se cita en documentos medievales del siglo XVI, "a seis leguas de Calahorra y a dos leguas de Cervera del Rio Alhama". En todo caso, se da por cierta la existencia de una edificación destinada a los usos del agua desde el siglo XVII ya que el 22 de septiembre de 1839 se solicita "la mejora del establecimiento", dadas su demanda y la situación de las instalaciones, a la diputación provincial de Logroño y en 1840 se redacta una descripción de la construcción "cinco baños en cuartos bajos de la izquierda..." y se acuerda crear una casa hospedería. Redactó aquél proyecto el arquitecto Manuel Faustino de Velásquez, a base de "esquinas de sillería, pilares, aseos, cinco peldaños, zócalo de 1,80 mts, cantera de la iglesia del pueblo, piedra en los baños, grijo, en el resto enladrillado…."

El 18 de Marzo de 1841 se aprueba el contrato de obra, y se detecta la imperiosa necesidad de levantar un piso más del balneario. Hay constancia, incluso, de la celebración, en 1843, de un concurso para la explotación de las instalaciones para un periodo de apertura entre mayo y octubre; aquél primer concesionario fue Julián López del Barrio, adjudicatario en 20.000 reales de vellón, quien procede, además, a construir cuadra pajar y horno. Las estancias disponían de las siguientes tarifas: "6 reales los cuartos de 1ª clase, 5 de 2ª clase que dan al norte, 6 reales los baños, 8 desde fuera, 50 reales el agua…".

En 1855 se redacta el proyecto de ampliación del edificio con proyecto de Martín Saracíbar de Vitoria, "disponiendo los baños al oriente, y pasando de cinco a diez cuartos de baños y logrando 62 habitaciones de diversa categoría".

Lo cierto es que el manantial de aguas mineromedicinales fue explotado de forma industrial a partir del s. XIX y hasta el s. XX. Localizado a unos 700 metros del núcleo urbano, en el margen izquierdo de la carretera en dirección Alfaro, el Balneario de Grávalos se encuentra alineado con los Balnearios de Arnedillo y Fitero por la fractura tectónica que recorre este ámbito de la Rioja presentando sus aguas similares características.