Nos finais do século IV um violento sismo, retratado nas crónicas do bispo Hidácio de Aquae Flaviae, provocou a derrocada de grande parte do balneário especialmente as abobadas, que caíram no interior dos tanques, num momento em que estava a ser utilizado por pessoas selando esse momento. Este acontecimento permitiu a preservação da vida quotidiana daqueles momentos até a atualidade, à semelhança do que ocorrera uns séculos antes em Pompeia.
Após a derrocada da abóbada que cobria o edifício da piscina A, as termas continuaram a ser utilizadas parcialmente, prova disto é o fecho das escadas que davam acesso à piscina C, condenando a área em ruínas, e a alteração da sua cobertura de uma pequena abóbada de canhão para um telhado de duas águas. A grande piscina B poderá também ter continuado a ser utilizada, mas ao ar livre, uma vez que não há evidências da construção de uma nova cobertura.