De stad dankt haar naam aan de warmwaterbron die zeer gewaardeerd werd door koningin Dona Leonor, echtgenote van de 15e-eeuwse koning Dom João II. Zij kon de geneeskrachtige eigenschappen van dit water bevestigen toen het haar genas van een wond die lange tijd niet genezen was, ondanks dat ze verschillende behandelingen had geprobeerd. 

Omdat het water destijds zeer gewild was bij de lokale bevolking, die erin baadde om hun kwalen te genezen, gaf de koningin opdracht een ziekenhuis te bouwen zodat ze zichzelf wat comfort konden bieden. Rond het ziekenhuis ontstond een dorp dat bekend werd als “Caldas da Rainha” (De Warmwaterbronnen van de Koningin). De stad bleef groeien en bereikte haar bloeitijd aan het einde van de 19e en het begin van de 20e eeuw, in een tijd waarin het in de mode was om vakantie te vieren in een kuuroord, en Caldas da Rainha een van de favoriete bestemmingen was van de adel en de aristocratie. 

Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd de stad door veel buitenlanders die de nazi-vervolging ontvluchtten, als toevluchtsoord gekozen. Caldas was de geboorteplaats van belangrijke figuren uit de Portugese cultuur, met name de schilder José Malhoa, wiens werk te bewonderen is in het naar hem vernoemde museum in het Thermenpark (tuin van Dom Carlos I). Ook Rafael Bordalo Pinheiro, de 19e-eeuwse karikaturist, werd hier geboren en stichtte de aardewerkfabrieken van Caldas da Rainha, waar het populaire aardewerk van Caldas werd geproduceerd. 

Tegenwoordig is het een eigenzinnig stadje met een levendige kunstscene en een leuke dagelijkse groente- en fruitmarkt.