В первый советский курортный сезон грязелечебница обслуживала около двух тысяч человек, а в 1925 году здесь лечилось уже около трех тысяч человек.
В 1932 году на территории курорта было построено большое благоустроенное санаторное здание (в настоящее время — одно из отделений санатория им. В. И. Ленина), а вокруг него и к западу вдоль озера разбит парк на площади 11 гектаров. Здесь вырыли пруд, устроили фонтан, установили скульптуры. Реконструировали почти все здания, в том числе грязелечебницу и водолечебницу, привели в порядок грязевое хозяйство, установили строго научный режим эксплуатации озера.
Изменились методы лечения, к работе в здравнице была привлечена крупная группа врачей-специалистов. Научным руководителем сакского курорта в течение ряда лет был ныне покойный президент Академии медицинских наук СССР Николай Нилович Бурденко, который работал здесь и раньше — в 1910―1917 годах. Он вложил много труда в развитие курорта. Н. Н. Бурденко научно обосновал и практически доказал высокую эффективность лечения сакской грязью последствий боевых травм. На основе клинических наблюдений Н. Н. Бурденко установил, что грязелечение при костно-суставном туберкулезе приносит не пользу, а вред. До этого десятки лет на сакский курорт ездили лечиться от костного туберкулеза и плачевные результаты лечения относили за счет «очень застарелого устойчивого процесса». В числе таких больных была здесь в 1890 году знаменитая украинская поэтесса Леся Украинка (Лариса Петровна Косач), тогда 16-летняя девушка, делавшая первые шаги на поэтическом поприще.
С 1914 года костный туберкулез был исключен из числа заболеваний, показанных к лечению в Саках.
Н. Н. Бурденко работал на курорте совместно с профессором Сергеем Сергеевичем Налбандовым — одним из крупнейших русских и советских ученых-бальнеологов. Об этом периоде своей работы в Саках Николай Нилович писал, что вместе с Налбандовым он «активно участвовал в создании первого в России народного санатория — грязелечебницы».
Н. Н. Бурденко
В первый период совместной работы на курорте Н. Н. Бурденко и С. С. Налбандова Таврической губернской земской управе на выставке в Одессе в 1912 году была присуждена золотая медаль Русского технического общества за образцовую постановку грязелечения в Саках.
С. С. Налбандов и Н. Н. Бурденко изучали физиологическое действие сакской грязи, разрабатывали показания и противопоказания к лечению больных на сакском курорте, а также научно обоснованную методику грязелечения. С. С. Налбандов много внимания уделял сохранению и рациональному использованию грязевых ресурсов Сакского озера.
Кроме Н. Н. Бурденко и С. С. Налбандова, на сакском курорте в разное время работали такие видные ученые нашей страны, как профессора В. Е. Предтеченский, М. М. Дидерихс, П. А. Герцен, Г. А. Рейнберг. Они принимали деятельное участие в разработке научных основ грязелечения. Проводилось систематическое изучение физических свойств и химического состава грязи и рапы Сакского озера. Этими исследованиями руководили профессора С. А. Щукарев, Б. В. Перфильев, А. И. Дзенс-Литовский, А. Н. Бунеев.
Из года в год сакский курорт расширялся, методы грязелечения совершенствовались. Санатории перешли с сезонного лечения на круглогодичное.
Во время Великой Отечественной войны гитлеровские оккупанты нанесли огромный урон сакскому курорту. В санатории им. В. И. Ленина было полностью разрушено 25 и значительно повреждено 120 зданий и сооружений; разграблена, а затем сожжена главная грязелечебница со всем ее оборудованием и мраморными ваннами; похищена мебель и медицинская аппаратура; вырублено большое количество деревьев и кустарников в парке. Разграблен и разрушен был также военный санаторий.
Усилиями трудящихся Сак оба санатория были восстановлены в короткие сроки. Один за другим вошли в строй все отделения и корпуса курорта. Были восстановлены и реконструированы водолечебница, площадка для отпуска грязевых ванн солнечного нагрева, поликлиника, грязелечебница, реконструировано все энергетическое и бальнеологическое хозяйство курорта, построен новый канал для питания лечебного озера морской водой, омоложен старый курортный парк.
Санаторий Министерства обороны СССР.
Возрожденный сакский курорт стал лучше, благоустроеннее, чем был до войны. И снова в этот небольшой крымский городок, нередко преодолевая расстояния в тысячи километров, съезжаются больные со всех концов нашей Родины.