Questo vano rettangolare dotato di vasca fu usato come stanza da bagno per l'appartamento papale. Era fornito di un sofisticato impianto di riscaldamento realizzato ad imitazione delle terme romane, collegato ad un forno che si affacciava sull'adiacente Cortile di Leone X. La sua costruzione risale al tempo di Giulio II della Rovere (1503-1513), ma fu Clemente VII Medici a commissionarne la decorazione a Giovanni da Udine, uno dei più abili specialisti di grottesche e stucchi "all'antica" tra gli allievi di Raffaello. Su una superficie interamente rivestita con una fitta decorazione a grottesche, ricca di sfingi, delfini e fantasiosi animali marini, trovano posto simboli araldici e scene mitologiche allusive all'elemento dell'acqua.
Al centro della volta sono visibili gli stemmi del papa e del castellano Guido de' Medici; tutt'attorno corrono ovali con putti, ad imitazione di antichi cammei. Le pareti sono interrotte da nicchie rifinite ai bordi con file di conchiglie naturali; il tema acquatico ricorre anche nelle quattro scene mitologiche che le sormontano e che hanno per protagonisti Venere e Amore. Al di sotto sono raffigurati sette troni, con gli attributi delle maggiori divinità dell'Olimpo, lasciati vuoti dagli dei per partecipare idealmente al bagno del pontefice, che poteva disporre di acqua fredda e calda, come evidenziano i due bocchettoni della vasca, sormontati dalle raffigurazioni di un bacile d'acqua e di un braciere fumante.
Il complesso, terminato nel 1525, è un importante esempio del gusto per il recupero dell'Antico che costituì una componente fondamentale del Rinascimento e di cui fu portavoce quell'élite culturale che a Roma si identificava con la curia pontificia. Questo revival si diffonde sia in aspetti del costume (il richiamo alla tradizione delle terme) sia in campo artistico, con il coinvolgimento della scuola di Raffaello nella decorazione del Bagnetto di Castello e in esempi analoghi di poco precedenti che fecero certamente da modello, come nel caso della Stufa del Cardinale Bibbiena nei palazzi Vaticani.