Les sources Saint-Léger et Saint-Marceau sont à l'origine du développement du thermalisme à Pougues-les-Eaux et donnent naissance au premier établissement thermal. Pidoux (1584) indique qu'elles sont "proches comme d'un pied". Elles ne sont plus distinguées l'une de l'autre au 18e siècle, et la source Saint-Marceau disparaît alors. L'ancienne source Saint-Marceau doit bien être distinguée de la nouvelle source Saint-Marcel découverte sur le même site, mais plus au nord, en 1833.

Sous l'Ancien Régime

Les deux puits contigus cités par plusieurs auteurs aux 16e et 17e siècles sont visibles sur deux gravures. La plus ancienne est publiée dans le Discours de l'origine des fontaines (1595) d'Antoine Du Fouilloux, la plus récente dans l'édition parisienne du Discours de l'origine et propriétez de la fontaine minérale de Pougues (1633) d'Étienne Flamant.

Chevalier (1857) cite une inscription gravée sur la margelle du puits Saint-Léger : "Hic fons cujus opem reges / Et fama salutem laudavere / Bibas promet / Utramque tibi" ("Cette fontaine, dont les rois ont éprouvé le secours et dont la renommée consacre l'action salutaire, te promet l'un et l'autre, si tu bois de cette eau"). D'après elle, Catherine de Médicis l'aurait faite graver lors d'un séjour à Pougues. L'anecdote, qui est reprise par Félix Roubaud (1860) et d'autres auteurs à sa suite, n'est citée dans aucun texte antérieur, et il n'est pas interdit de penser que l'inscription est en réalité gravée au milieu du 19e siècle pour affirmer l'antiquité et le prestige de la source. On ignore tout des "antiques médailles retrouvées dans ses profondeurs" citées par Janicot (1881) qui auraient peut-être pu permettre de dater plus précisément les premiers aménagements de la source.

Le 2 novembre 1891, lors de travaux de dégagement de la partie supérieure de la source Saint-Léger, une plaque en plomb portant une inscription gravée est retrouvée. Son aspect est connu grâce à une reproduction publiée dans un ouvrage anonyme (De l'Origine des fontenes de Pougues, 1892) qui emprunte son titre et son frontispice à un livre de Raymond et Charles de Massac (1605). Massé, qui a précisément documenté l'histoire de Pougues, ignore curieusement l'existence de la plaque en 1912, et c'est en s'appuyant sur une lettre du docteur Janicot adressée à ses patients au sujet de travaux récents faits "au griffon de la source, auquel on n'avait regardé depuis 1610" qu'il suppose les travaux de la dernière année du règne d'Henri IV. D'après l'inscription, c'est bien à cette date que "ces fontaines très-anciennes qui par la longueur et injure du temps estoient corrompues ont esté restablies par le soin et sollicitude du sieur Des Cures, mareschal des armées du roy". Il doit s'agir de Pierre Fougeu, sieur d'Escures, maréchal des logis du roi, dont on sait par ailleurs qu'il est également "intendant des turcies et levées" de la Loire, du Cher, de l'Allier et de leurs affluents. La plaque est signée enfin par "Vincent Bouzitat, commis du sieur Decure" dont on sait qu'il est bourgeois de Nevers.

C'est dans les Observations sur l’usage des eaux minérales de Pougues (1769) de Joseph Raulin que l'on trouve la description la plus précise des sources avant la Révolution. Elles ne peuvent alors plus être distinguées l'une de l'autre ("La premiere [Saint-Léger] s'est insensiblement réunie à celle-ci [Saint-Marceau] de sorte que depuis longtems elles n'en font qu'une"). Le puits qui contient les eaux est bâti en pierre de taille. Il mesure trois pieds de diamètre, et plus de vingt pieds de profondeur. Il semble fermé par un couvercle métallique ("On a placé vers le milieu une table de fer fondu, où l'on a pratiqué une ouverture d'environ un pied de diamètre, par où les eaux s’élèvent avec impétuosité"). Des galeries sont construites à proximité pour la promenade des buveurs.

Des années 1830 aux années 1880

En 1833, la découverte de la nouvelle source Saint-Marcel, non loin au nord des deux anciennes sources, ouvre une nouvelle période. Il est alors décidé de réserver l'usage de la source Saint-Léger, dont l'eau a la particularité d'être gazeuse, à la boisson. Roubaud (1860) précise que la nouvelle source Saint-Marcel sert "d'une manière exclusive" aux bains et qu'elle est simplement protégée par une grille périphérique et un grillage qui sert de couvercle. Ils sont recouverts de plantes grimpantes d'après Castanié (1868). L'eau est envoyée dans les réservoirs de l'établissement thermal grâce à une machine à vapeur. Il décrit par ailleurs assez précisément la source Saint-Léger, qui est "captée en deux bassins contigus" (ce qui correspond bien à l'histoire des sources avant le 18e siècle). L'un des deux bassins contient ce qu'il appelle la "source-mère". Elle présente un bouillonnement continu, qui est du à la concentration en acide carbonique. L'eau s'élève jusqu'au niveau du sol, sans jamais dépasser la margelle puisqu'une conduite permet de déverser le trop-plein vers le bassin de la nouvelle source Saint-Marcel. Le débit de la source Saint-Léger est de 45 000 litres d'eau par jour. Le bassin est protégé par une grille. L'eau est puisée à l'intérieur du bassin à l'aide d'un gobelet d'argent fixé à l'extrémité d'un long manche, puis versée dans des verres.

La spécialisation de l'usage des eaux de la source Saint-Léger entraîne la création progressive d'une véritable buvette. Les premiers travaux d'aménagement sont réalisés entre 1860 et 1863. Ils sont en effet évoqués par Roubaud dans son traité (1863) : "Des travaux non moins importants que les précédents ont été faits aux sources. La margelle du puits Saint-Léger était usée tout à la fois par le temps, par l'usage et par les dépôts ferreux de l'eau minérale. De plus, le service local des bouteilles se faisait à la main, et cette pratique avait quelque chose de répugnant, dont les malades se plaignaient à bon droit. L'administration a paré à ce double inconvénient en remplaçant l'ancienne margelle par une vaste conque, dont l'élégance ne nuit en rien à la solidité." Juste à côté, à trois mètres de distance, un faux puits est créé pour servir de réservoir alimenté par le trop-plein de la source. Il est de la même manière surmontée d'une vaste conque. Castanié (1868) précise le nom de l'ingénieur : il s'agit de Jules François, qui a réalisé quelques années plus tôt le captage des sources à Saint-Honoré-les-Bains. La configuration est celle que l'on peut encore voir sur une coupe datée de 1891. D'un côté, le puits "naturel" sert aux curistes. De l'autre, le puits "artificiel" sert aux habitants et aux hôtelleries.

Jusqu'au début des années 1880, la source Saint-Léger est abritée très simplement. Elle est couverte d'un pavillon en toile rayée d'après Castanié (1868) et d'une tente en bois découpé d'après Janicot (1881). La boisson est réservée aux porteurs d'une carte d'abonnement, qui coûte 15 francs dans les années 1860 et 10 francs dans les années 1880, valable pour toute la durée d'une cure (21 jours). Le curiste doit faire appel à une donneuse d'eau, qui puise à la source. Jusqu'aux années 1860 au moins, l'administration met à la disposition des curistes, sur place, des verres dont l'usage est partagé. L'utilisation d'un verre personnel et numéroté, qui existe alors déjà, se généralise dans les années 1880. Janicot (1881) précise que les verres numérotés sont "en cristal de Baccarat" et gradués à 200 dl. Les donneuses d'eau assurent le rangement des verres dans des casiers.

Travaux de 1892-1896

Des forages concurrents se multiplient malgré l'établissement d'un premier périmètre de protection des eaux de la source Saint-Léger en 1890. La Compagnie des Eaux minérales de Pougues observe une baisse soudaine du niveau de la source à la fin du mois d'avril 1891, tout juste un mois après l'exécution de nouveaux travaux de forage à la source Alice située à 800 mètres à l'ouest. Des coupes montrent les conséquences désastreuses de cette baisse, qui atteint 4 m 40 en juin 1892. En conséquence, un escalier d'accès est créé du côté nord en novembre 1892. Il se compose d'une rampe droite de 17 marches aboutissant à deux rampes divergentes de 13 marches chacune. L'escalier subsiste encore aujourd'hui, avec ses murs parés de roches pour donner au puits l'aspect d'une grotte naturelle. Le garde-corps, vraisemblablement en ciment imitant des barrières rustiques en bois, a dû être supprimé en 1933. Les murs encadrant l'escalier sont en effet rehaussés à cette date.

Dans les archives de la Compagnie, un projet de marquise établie par Gallié Aîné, de La Charité-sur-Loire, est daté du 17 février 1896. Il s'agit d'un kiosque "ouvert" sur un petit côté, que l'on peut supposer être le côté de l'escalier. C'est finalement un kiosque de plan octogonal qui est construit au-dessus de la source, dans les mois ou les années qui suivent (date précise inconnue). Il n'est pas exclu que Gallié Aîné en soit l'auteur. Le kiosque, bien connu par des photographies anciennes, reste en place jusqu'à son déplacement sur le site du futur pavillon des sources Saint-Léger et Saint-Léon vers 1900. Son itinérance se poursuit après la construction du pavillon. Il est un temps remonté au pied de la terrasse nord du Spendid-Hôtel, où il sert d'abri pour les dîners en plein air, avant d'être installé au-dessus de la source Alice. Ce qu'il en reste aujourd'hui a récemment été remonté au croisement de l'avenue de Paris et de la rue du Docteur Mignot.

La transformation des abords a considérablement modifié le travail des donneuses d'eau. Elle a aussi directement impacté la distribution de l'eau aux habitants et aux hôteliers. La disparition du puits "artificiel" qui leur était réservé fait courir le risque de voir disparaître un usage bien ancré depuis l'Ancien Régime. C'est vraisemblablement pour cette raison que le conseil municipal demande à la Compagnie d'accorder le tirage de deux carafes d'eau par ménage et par jour gratuitement. En 1899, la Compagnie accepte le principe de cette distribution, qui reste toutefois "subordonnée aux nécessités du service" ce qui permet d'y mettre fin à tout moment.

Transformations du 20e siècle

Le site de la source Saint-Léger est l'objet d'un certain désintérêt après la construction du nouveau pavillon des sources Saint-Léger et Saint-Léon, vers lequel ses eaux sont désormais conduites. Des travaux sont toutefois réalisés pour améliorer le captage. Un dessin relatif au "remplacement du puits des anciens à grands diamètres par une colonne métallique" date de septembre 1903. Une nouvelle chambre de captage ("en remplacement de celle établie en 1610") est scellée par l'ingénieur Georges Friedel en 1904. Pierre Pozzo, entrepreneur en maçonnerie à Nevers, couvre la source de béton armé et de dalles de verre, d'après un plan de l'architecte Pol Abraham, en 1933.