Il papa infatti aveva ascoltato le richieste avanzate dalla commissione di cui facevano parte illustri architetti quali Luigi Canina (che restaurò molti monumenti romani) e Clemente Folchi (l'artefice della Cascata artificiale dell'Aniene), professori esimi come il Cappello ed il Viale, non che personaggi di grande cultura medica e chimica quali Vincenzo Latini, il Grassi, il Baccelli. I chirografi del 19 marzo e del 5 maggio 1863 riportano tale donazione pontificia motivata dal desiderio del Santo Padre di riportare all'antico splendore quelle benefiche acque mettendole inoltre al servizio della popolazione tiburtina. Occorre ricordare che Pio IX non si limitò solo a tale donazione ma la potenziò mettendo a disposizione del Comune di Tivoli una bella sommetta: 1.000 scudi che dovevano servire per dare l'avvio alla realizzazione della costruzione del progettato stabilimento termale. Irrisorio era poi il canone simbolico che Tivoli doveva versare al Pontefice per la predetta donazione: il 29 giugno, festa dei Santi Apostoli Pietro e Paolo, avrebbe dovuto corrispondergli una libra di pepe e tre di cera bianca.
Sono però il soffitto e la parte superiore delle pareti ad impreziosire la Sala, detta Azzurra, perchè questo colore domina sia le pareti in toto che il fondo del soffitto. Questo appare suddiviso in vari e grossi riquadri ornamentalmente ben delimitati da cornici che si rincorrono lungo tutto il perimetro. All'interno di ogni grottesca l'ignoto artista ha dipinto elementi decorativi monocromici e clasicheggianti come cornucopie, foglie e rami d'acanto più o meno stilizzati, mascheroni. La parte superiore delle pareti invece è tutta occupata da un alto fregio in cui è dipinto un susseguirsi di coppie di Amorini che sorreggono festoni di ghirlande; ad arricchire il tutto ancora stilizzati vegetali ed ornamentali nastri che si intrecciano.
Al centro del fregio su ciascuna delle pareti, il decoratore ha collocato lo stemma delle storiche contrade cittadine: Trevio, San Paolo, Santa Croce, Castrovetere. Le pareti sottostanti il fregio sono naturalmente azzurre; sono suddivise verticalmente in grossi riquadri rettangolari, dipinti sempre a motivi vegetali e geometrici. Adiacente alla Sala Azzurra è infine un piccolo ambiente in cui ritroviamo, insieme al soffitto dipinto a piccoli riquadri squadrati azzurri e rossi, il rincorrersi del fregio sulla sommità delle pareti. Scomparsi gli Amorini, è tutto un rincorrersi di elementi decorativi vegetali stilizzati in cui sono inglobati gli stemmi sia delle contrade che dei rioni tiburtini.