Tale settore, in parte disposto in asse con il frigidarium e in parte lungo il lato NO, era riscaldato dalle sorgenti di calore naturale negli ambienti a ridosso del monte (E, F) e da un sistema di alimentazione artificiale nel calidarium H e nei vani ad esso adiacenti. Gli ambienti E, F, in cui l’aria calda penetrava attraverso aperture nelle pareti e al di sotto del pavimento, erano utilizzati come laconica, cioè come sale per i bagni di sudore con vapore naturale: questi, generalmente, si effettuavano stando seduti su sedili di marmo o di legno accostati alle pareti, ma, nella sala E, potevano anche compiersi attraverso il contatto diretto del corpo con l’aria calda proveniente da una bocca ricavata nella parete ad altezza d’uomo. L’ubicazione dei laconica accanto al tepidarium (ambiente G) riproduceva lo schema raccomandato da Vitruvio, così da permettere, dopo la sudorazione, la pratica del bagno tiepido. Tale vano, che comprendeva una vasca i cui gradini sono oggi scomparsi, era di norma utilizzato per il passaggio dalle sale maggiormente riscaldate al frigidarium. Il calidarium H, di  forma rettangolare con uno dei lati brevi absidati, era l’unico ambiente fornito di praefurnium (I): la sala, infatti, lontana dalle fonti di calore naturale, doveva essere riscaldata artificialmente per ottenere una temperatura sufficientemente elevata. Il settore occidentale era completamente costruito in opera mista, anche se oggi sono riconoscibili interventi successivi in opera vittata. Ad ovest della zona calda si apre una vasta area, delimitata da due muri di terrazzamento, l’uno curvilineo (o), sul lato sud, e l’altro a grandi nicchie (P) situato lungo il lato nord a un livello inferiore: tale zona, anticamente, era utilizzata come palestra (N); qui i frequentatori delle terme potevano effettuare gli esercizi ginnici o passeggiare sotto i portici che, molto probabilmente, segnavano il perimetro della palestra stessa. I resti di una copertura a tegole sono, in effetti,  ancora visibili lungo il muro o e attestano, per il passato, la presenza di un tetto a falda che doveva ricoprire un porticato sostenuto da colonne. Sempre a ridosso del muro o sono identificabili una serie di ambienti successivi, comunicanti tra loro forse adoperati come cisterne. Se non è possibile chiarire la relazione diretta
tra questi ultimi, di epoca più tarda, e la struttura originaria delle terme è, invece decifrabile il sistema di approvvigionamento idrico: dall’acquedotto del Serino si diramava un condotto secondario che, giungendo alle terme attraverso un cunicolo scavato nel monte e lungo oltre 70 m., riversava l’acqua in due bacini. Da qui l’acqua arrivava ai singoli ambienti per mezzo di un sistema di vasche tubi e rubinetti, il cui condotto principale correva sotto il piano del frigidarium e fungeva da collettore di tutte le acque dell’edificio. Anticamente il complesso comprendeva anche l’area occupata dalle terme moderne, dove sorgevano altri sudatori naturali, le cosiddette Stufe di San Germano, costituiti da una successione di ambienti intercomunicanti, a temperatura crescente. L’utilizzazione del complesso termale in età tardo antica e in epoche successive è attestata da una serie di fonti letterarie e documentarie che ne testimoniano le alterne vicende e i diversi modi di impiego. Preziose notizie ci fornisce il poeta Felice, vissuto tra la fine del V e l’inizio del VI sec. d.C., che in cinque epigrammi ricorda l’opera di ricostruzione delle terme compiuta dal re vandalo Trasamondo (496- 523), esaltandone lo splendore e l’imponenza. E’ interessante notare che la ristrutturazione dell’impianto, attuata sulle rovine dell’originario edificio, ne garantì la continuità funzionale. Infatti, sempre per il loro uso terapeutico, le terme di Agnano sono menzionate da Gregorio Magno (VI sec. ), quando narra di S.Germano, vescovo di Capua, che si bagnava, per la cura del proprio corpo, “in Angulanibus thermis”. Tra il IX e il X sec. la zona di Agnano fu interessata da un fenomeno naturale di vaste proporzioni che, in seguito all’abbassamento del suolo, determinò la formazione di un lago al centro dell’antico cratere. Questo evento compromise il normale funzionamento delle terme, danneggiandone anche le strutture. Nei secoli successivi, infatti, secondo quanto testimoniano le fonti, l’impianto continuò a sopravvivere solo come sudatorio naturale: nella versione in prosa del poemetto di Pietro da Eboli (I Bagni di Pozzuoli del 1471) un capitolo
è dedicato al sudatorio di Agnano, che viene ricordato anche nella descrizione di una caccia di Alfonso d’Aragona, risalente al 1443. Il progressivo decadere dell’attività dell’impianto, in epoche successive, emerge dalle notizie trasmesse dalla tradizione antiquaria napoletana, fino a offrirci l’immagine di una struttura senza vita, oggetto esclusivo di indagine archeologica.