L'importance de l'agglomération de Belley à l'époque gallo-romaine se fondait principalement sur les quelques inscriptions retrouvées en remploi dans les murs de facture plus récente. Une dédicace à Cybèle précise le statut de vicus de la ville dont le nom n'est connu que par les premières lettres : BELL.

L'opportunité de mener une fouille préventive a permis de mettre au jour un vaste édifice thermal, qui n'a pu être exploré que sur une petirte partie de sa superficie. Une salle chauffée par le sol (avec hypocauste), une pièce froide et une petite piscine, aux sol et murs autrefois recouverts de marbre, ont été reconnues.

Au nord, le second ensemble, plus monumental, a été édifié en entaillant la colline sur laquelle il s'adosse. Il comprend, sur près de 500 m, trois pièces avec hypocauste, une chaufferie et quatre pièces froides. Les niveaux de circulation ont pour la plupart disparu. Les sous-sols des pièces chaudes sont en partie conservés : sur un sol de mortier de tuileau des dizaines de piles de briques carrées (pilettes) supportent de grands carreaux de terre cuite (suspensura) sur lesquels étaient coulés les sols de circulation. Provenant d'un foyer (praefurnium), l'air chauffé circulait entre les pilettes avant de remonter dans des colonnes de briques creuses prises dans les murs.

L'eau joue un grand rôle dans ce type d'établissement et si des caniveaux d'évacuation ont été retrouvés, les aqueducs alimentant les bâtiments restent encore à découvrir. Au nord, une voie allant du sud-ouest au nord-est ne reprend pas l'orientation des thermes. Large d'environ 10 m, elle est composée de couches de graviers compactés et bordée par des caniveaux recouverts de grosses dalles de schiste. Elle surplombe un ensemble de constructions plus modestes (habitat ?) à l'orientation similaire.

Ces bâtiments publics ont connu plusieurs phases de construction. Un mur du bâtiment méridional a été détruit avant la construction du bâtiment septentrional ce qui permet de définir un phasage chronologique entre les deux constructions qui ont continué à fonctionner simultanément.

Des piscines ont été ajoutées au plan initial, subissant par la suite plusieurs réfections. Le mobilier archéologique (essentiellement des fragments de vases, des tessons de récipients en verre et quelques monnaies) a permis de dater la dernière occupation du 5e siècle.

Bien que le site ait été pillé de manière systématique, certaines plaques en marbre gris, des corniches en calcaire rouge et des morceaux de vitres permettent d'imaginer le décor fastueux de ces bâtiments.

Au nord, une voie allant du sud-ouest au nord-est ne reprend pas l'orientation des thermes. Large d'environ 10 m, elle est composée de couches de graviers compactés et bordée par des caniveaux recouverts de grosses dalles de schiste. Elle surplombe un ensemble de constructions plus modestes (habitat ?) à l'orientation similaire.

Les thermes sont l'une des constantes des agglomérations de l'Empire romain. Ils comprennent un ensemble de pièces qui possèdent chacune ses spécificités suivant sa fonction. Le dispositif de Belley, dans sa globalité, devait regrouper la majorité de ces espaces.

Le grand foyer, situé à l'extérieur, a la forme d'une petite chambre voûtée, avec une ouverture pour l'allumage. Il communique par une seconde ouverture avec l'hypocauste. Ce foyer est toujours aménagé dans une pièce de service ventilée et conçue pour recevoir une réserve de carburant (charbon de bois). Dans les grands thermes romains, ces pièces de service sont installées sur une façade latérale du bâtiment et desservies par une galerie ouvrant sur l'extérieur pour faciliter l'approvisionnement.

Généralement, le dosage de la chaleur se fait par la proximité ou le nombre de foyers communiquant avec les hypocaustes. Dans le schéma le plus simple, le foyer s'ouvre sous ou à côté de la pièce à chauffer. On estime que la température obtenue dans les pièces ne pouvait pas dépasser 30 degrés.

Parmi les pièces chaudes, on trouve le caldarium avec ses bassins, le laconicum qui correspond à une étuve, le destrictarium pour les soins de la peau. Le tepidarium est une pièce tiède propice à la sudation. Le frigidarium contient une cuve d'eau froide.

Il existe aussi généralement un vestiaire, des latrines et parfois une bibliothèque. À l'extérieur, une aire est consacrée aux exercices physiques, dans laquelle peut être aménagé un bassin de natation.