Les baptistères ont été construits à une époque où l’Église baptise un grand nombre de catéchumènes adultes, et où le baptême par immersion totale ou partielle (il y a débat entre les historiens sur ce domaine car la hauteur de la piscine ne dépassait pas un mètre, ce qui supposerait que l'évêque plonge la tête du catéchumène dans l'eau) est la règle.

Avant que Constantin et son édit en 313 ne donnent un statut officiel au christianisme, ce baptême par immersion a lieu dans des rivières, mers ou fontaines (témoins parfois d'un syncrétisme religieux avec des sources d'eau païennes sacrées) voire dans des salles de bains de riches particuliers. Aussi trouve-t-on peu de traces de baptistères avant cet édit, le plus ancien étant celui de Doura Europos qui date de la moitié du IIIème siècle : cette salle servant au baptême possède une cuve (alimentée probablement par des jarres) sous un ciborium et plusieurs fresques. La fresque de l'arcosolium s'organise en 2 registres (Christ en « Bon Pasteur » dans le registre supérieur, deux hommes nus représentant le « Péché Originel » dans le registre inférieur). Du IVème siècle jusqu’au début du VIème siècle, les fonts baptismaux sont disposés sous le porche de l’église, ou dans l’église elle-même, ils peuvent être aussi dans des bâtiments indépendants, tels les baptistères épiscopaux liés aux cathédrales.

Les baptistères sont fréquemment de grande taille, si grands que certains conciles ou synodes se sont tenus dans un baptistère. Les fouilles au nord de la cathédrale de Limoges ont révélé un baptistère, probablement construit à la fin du IVème siècle,qui se présentait sous la forme d'un bâtiment de 290 m2, composé d'une vaste pièce hexagonale et de six absides quadrangulaires rayonnant sur chacune des faces de l'hexagone. L'entrée dans le baptistère s'effectuait à l'ouest.

Cette grande taille était due à plusieurs causes :

• Avant le VIème siècle, seul l’évêque a autorité pour baptiser les catéchumènes de son diocèse  (raison pour laquelle les baptistères sont habituellement rattachés à une cathédrale et non à une église paroissiale) ;

• ce rite ne pouvait se tenir que trois fois par an (principalement Pâques — uniquement lors de cette fête à l'origine —, mais aussi Pentecôte et Épiphanie)

À la fin du VIIIème siècle, Pierre Chaunu explique le déclin du baptême par immersion par la diffusion du "pédobaptisme (le baptême des enfants) dans les pays au climat rude, car on ne peut plonger un nouveau-né dans de l’eau froide ". En 789, l'empereur Charlemagne entérine une adaptation du baptême catholique, désormais délivré dès l'enfance, par un capitulaire qui ordonne une simple aspersion des enfants dès la première année, par des prêtres dans les paroisses et non plus seulement par des évêques. Cette ordonnance ne s'impose que progressivement et le baptistère tombe progressivement en désuétude. L'archéologie montre alors un rétrécissement des piscines, leur adduction en eau disparait. Le baptistère est réemployé pour des offices liturgiques, faisant office de chapelle, d'oratoire par l'installation d'autels puis est remplacé progressivement par de simples fonts baptismaux dans l'église.

Après le IXème siècle, peu de baptistères sont construits, certains restent utilisés, leur piscine baptismale étant couverte et surmontée d'une cuve mobilière. Ces baptistères sont donc remplacés par des cuves baptismales.