Découverte des vestiges au 18e siècle
Les deux inscriptions insérées dans les plaques commémoratives ont été découvertes au 18e siècle.
Découverte de l'inscription de Labienus (23 juillet 1755)
Dans le "pré du sieur George Bassand" qui était conseiller à l'Hôtel de Ville, lors de travaux effectués autour d'un écoulement d'eau chaude situé à "14 toises et 4 pieds" au nord du Bain des Capucins, une plaque de pierre de 15 pouces de hauteur, 13 pouces de largeur et 3 pouces d'épaisseur est découverte à 3,5 pieds de profondeur. Elle porte l'inscription suivante : LIXOVII THERM. / REPAR. LABIENVS / IVSS. C. IVL. CAES. IMP. La découverte est documentée grâce au procès-verbal de Pierre-François Guin, qui dirigeait les ouvriers (311 E dépôt 7). Le texte a été cité et commenté par Delacroix (1867) qui précise que Guin était un antiquaire et un collectionneur, puis publié par Roussel (1924). D'après ce dernier, un cadre de pierre est commandé à Henri Grobert, maître tailleur de pierres demeurant à Dambenoît, selon le marché du 25 juin 1756. L'inscription est fixée "dans le mur de la grand-chambre du conseil de l'Hôtel de Ville" d'après Grandmougin (1866).
Morand (1756) est le premier auteur à publier la découverte : "On vient de trouver à Luxeuil de nouvelles preuves de son antiquité, en faisant une fouille relative à la restauration des bains". Labienus, restaurateur des bains, est alors identifié au général Titus Labienus, qui participe à la Guerre des Gaules aux côtés de César. Dès les années qui suivent, l'authenticité de l'inscription est sujette à discussion. Caylus évoque l'inscription "écrite sur une table de pierre du pays" dans le tome 3 (1759) de son Recueil d'Antiquités. Et son jugement est sans appel : "Je la regarde comme moderne". Pour l'affirmer, il s'appuie notamment sur la beauté des caractères, que l'on ne trouve à l'époque de César qu'en Italie, et sur l'emploi du mot "reparare" au lieu de "restituere" qui conviendrait davantage. Caylus est suivi par Desjardins (1880) et Bonnard (1908) ; Delacroix (1867) est quant à lui indécis. Beaucoup d'auteurs ont été moins critiques : Gastel (1761), Fabert (1773), Froissard (1806), Greppo (1846) et Chapelain (1857) acceptent sans réserve l'attribution prestigieuse de la reconstruction des thermes antiques à Labienus.
Découverte de l'inscription de Bricia (18 mai 1781)
D'autres inscriptions sont découvertes dans les années 1770 et 1780. Une inscription trouvée en 1777 a été perdue. Celle mise au jour en 1781 a en revanche été conservée. Elle est également documentée grâce à un procès-verbal (311 E dépôt 115). La plaque est retrouvée "dans les fouilles qui se font au couchant du bâtiment des bains pour agrandir la cour extérieure [...] au milieu des ruines d'anciens bâtiments". Elle porte l'inscription suivante : DIVA AUXI / BRICIA REG / CAE AUG / COS / TIB ET PIS / DEDICATU / TEMPLUM. Plusieurs auteurs ont imaginé, à partir de l'inscription et du contexte, la présence d'un temple consacré à Brixia ou Bricia (divinité locale en lien avec la rivière de la Brèche) à cet emplacement. La municipalité prévient l'intendant Charles-André de Lacoré, qui répond le 3 juin 1781 : "la conservation de cette inscription exige qu'on la dépose dans les archives de votre ville" (311 E dépôt 115).
Création des plaques commémoratives au 19e siècle
Dans une lettre au préfet du 9 décembre 1817, le vicomte Lainé, ministre de l'Intérieur, porte un intérêt à l'inscription de Labienus "que l'on voit encore à l'Hôtel de Ville [...] dans une chambre louée à un particulier" et préconise son exposition dans l'établissement thermal (311 E dépôt 355). Son transfert peut être situé entre 1845 et 1850. Il se fait en effet à l'initiative de Pierre-Jean Chapelain, qui devient médecin-inspecteur en 1845. Et Aliès (1850) signale que l'inscription vient d'être installée dans le vestibule correspondant à l'ancien Bain des Cuvettes. Il est probable que les deux plaques commémoratives dans lesquelles sont insérées les inscriptions datent des mêmes années.