წყალტუბოს შესახებ პირველი ისტორიული ცნობები მე-7-9 საუკუნეებით თარიღდება, მე-12-13 საუკუნეებში კი იგი უკვე ცნობილია, როგორც სამკურნალო პუნქტი. წყალტუბოში არსებულ ბუნებრივ სიმდიდრეს – სამკურნალო წყლებს საფუძვლიანი ქიმიური ანალიზი 1913 წელს ჩაუტარდა, რამაც მისი უნიკალურობა დაადასტურა. ოფიციალურ ბალნეოლოგიურ კურორტად წყალტუბო 1920 წლიდან იქცა, ხოლო ქალაქის სტატუსი 1953წელს მიენიჭა. საბჭოთა კავშირის არსებობის წლებში იგი ცნობილი იყო როგორც საკავშირო დონის კურორტი.
წყალტუბო იმ უიშვიათესი კურორტების რიცხვს მიეკუთვნება, რომელთა დაგეგმარება და განაშენიანება მეცნიერულად დასაბუთებული, ორიგინალური გენერალური გეგმის მიხედვით განხორციელდა. აიგო 22 სანატორიუმი, მათგან არაერთი არქიტექტურული ხელოვნების ნიმუშს წარმოადგენს, ხელოვნურად გააშენეს 150-ზე მეტი განსხვავებული სახეობის ფოთლოვანი და წიწვოვანი მცენარეული კულტურა. სიმწვანეში ჩაეფლო მკურნალი წყაროები და 9 სააბაზანო. ეს ყველაფერი გეგმის თანახმად ამფითეატრის ფორმით განლაგდა.