Situato alle pendici sud occidentali del Monte Pisano, il territorio di San Giuliano Terme fu abitato già in epoca romana, come dimostrano i resti di un acquedotto in località Caldaccoli. Nel Medioevo, il paese fu sottomesso da Pisa, che lo tenne fino al 1406, anno del passaggio alla Repubblica Fiorentina.
San Giuliano è famoso per le teme, note in epoca etrusco-romana e citate da Plinio il Vecchio. Nel Medioevo vennero ristrutturate dalla contessa Matilde di Canossa, e quindi dai Medici nel XVI secolo. Dopo la peste del 1630, le terme tornarono in auge nel XVIII secolo e soprattutto successivamente con i Lorena.
Tra le opere architettoniche del terrritorio, sono interessanti le pievi romaniche di Rigoli e Pugnano, le ville settecentesche del lungomonte, la chiesa della Santissima Concezione alla Madonna dell'Acqua, del 1647-1648, opera del tardo barocco pisano; la chiesa di San Michele a Pontasserchio dello stesso periodo; la chiesa di Santa Maria Assunta di Pappiana, del XVI secolo; l'acquedotto mediceo di Asciano; il borgo di Ripagrotta con i resti della rocca e l'eremo di Santa Maria ad Martyres, conosciuto come Rupecava, costituito da convento, chiesa e grotte.