В 1780 году в Предкавказье, на высоте 500 метров над уровнем моря на левом берегу реки Подкумок и склонах гор Машук и Горячая, было построено Константиногорское укрепление – первое русское военное поселение в районе Кавказских Минеральных вод. За семь лет до этого, в 1773 году доктор медицины И.А. Глюльденштедт первым из русских исследователей лично осмотрел и описал Пятигорские и Кумогорские источники и Тамбуканское озеро. После исследований минеральных вод в Пятигорье, проведенных знаменитым П. Паласом и другими специалистами, 24 апреля 1803 года был издан царский указ о признании района Кавказских Минеральных вод лечебной местностью государственного значения и о создании курорта на месте современного Пятигорска. Первое время больные жили у Константиногорского укрепления или в палатках или кибитках у самого источника. Первые дома в Горячеводской долине появились в 1802 году и после Отечественной войны 1812 года, само поселение стало называться Горячеводском. Число построек значительно увеличилось после 1824 года, когда губернским городом стал Ставрополь, расположенный в 200 верстах от горы Машук, и жители Георгиевска, прежнего центра региона, находившегося у Горячеводска, перевезли туда свои дома, правильно полагая, что здесь благодаря наплыву лучащихся и отдыхающих, им удастся получать большую прибыль от сдачи жилья в наем. В 1824 году в Горячеводске сдавали 65 домов. Само поселение благодаря частным пожертвованиям и государственным ассигнованиям постоянно благоустраивалось. Развитием Пятигорска лично занимались известные деятели военной и гражданской администрации на Кавказе генералы А.П. Ермолов, Г.А. Емануэль, А.А. Вельяминов, князь М.С. Воронцов. Сам будущий Пятигорск построен приехавшими в 1822 году на воды архитекторами Джованни и Джузеппе Бернардацци – в стиле классицизма. Сильный толчок к развитию курорта дали исследования минеральных вод, проведенные в 1823 году А.П. Нелюбиным. Через год там итальянскими архитекторами было построено здание «Ресторации» с эффектным ионическим портиком, сохранившееся до нашего времени; сейчас там расположен знаменитый институт курортологии. В Горячеводск в каждым годом приезжало все больше и больше больных и отдыхающих. Их принимали новые Ермоловские ванны, несколько раз перестраивавшиеся, спускавшиеся все ниже и ниже с Горячей Горы – к бульвару.
В 1826 году было заложено здание Николаевских ванн, ныне Лермонтовских, сохранившихся до нашего времени. В здании «Ресторации», ставшей Казенной гостиницей, проводились балы, там часто танцевал М.Ю. Лермонтов, описавший ее в «Герое нашего времени». Лермонтов лечился и отдыхал в Горячеводске-Пятигорске в 1820, 1825, 1827 и 1840 году; свои воспоминания и впечатления о жизни в Пятигорске и Кисловодске он описал в повести «Княжна Мэри». В 1841 году М.Ю. Лермонтов провел в Пятигорске последние месяцы своей жизни. 15 июля он был убит на дуэли у северного подножия горы Машук. Сейчас в Пятигорске работает государственный музей-заповедник М.Ю. Лермонтова, созданный в 1973 году на базе музея «Домик Лермонтова» и мемориальных памятников в Кисловодске и Железноводске. В Пятигорске бывали А.С. Пушкин, Н.И. Пирогов, Л.Н. Толстой, Ф.И. Толстой, Ф.И. Шаляпин, многие выдающиеся деятели культуры России.
В 1830 году специальным указом Горячеводдск превращен в уездный город с переименованием его в Пятигорск; пятиглавая гора Бештау у курорта по-тюркски называется «Пять гор». За год до этого в городе был разбит великолепный цветник, через несколько лет основан Пятигорский Городской парк.
Пятигорск прославился как бальнеологический, грязевой и питьевой курорт. Курортная зона прилегает к подножию горы Машук, где выходят на поверхность основные минеральные источники, там же расположены большая часть ванн и лечебниц. В 14 километрах от Пятигорска находится Тамбуканское озеро с иловыми лечебными грязями. По разнообразию минеральных источников Пятигорск уникален; его называют природным музеем минеральных вод.
На южной части горы Машук находится Провал – естественная карстовая шахта, на двадцатиметровой глубине которой находится небольшое озеро.
Д. Павлов писал в своей работе «Провал», вышедшей в Пятигорске в 1929 году: