สถาบันสุขภาพเด็กแห่งชาติมหาราชินีเดิมเป็นแผนกเด็กในโรงพยาบาลหญิง(โรงพยาบาลราชวิถี) ซึ่งขณะนั้นมีเตียงรับผู้ป่วยเด็กเพียง ๒๕ เตียง และในปี พ.ศ. ๒๔๙๖ รัฐบาลได้อนุมัติเงินงบประมาณในการก่อสร้างอาคารแผนกเด็ก และสามารถขยายงานในการดูแลผู้ป่วยเด็กหลายสาขา รับผู้ป่วยได้ ๑๓๗ เตียง และให้ชื่อว่า“โรงพยาบาลเด็ก”ในการบังคับบัญชายังขึ้นกับโรงพยาบาลหญิง ฯพณฯ จอมพล ป. พิบูลสงคราม นายกรัฐมนตรีในสมัยนั้นได้มาทำพิธีเปิดอาคารของโรงพยาบาลเด็กในวันที่ ๒๔ มิถุนายน พ.ศ. ๒๔๙๗
ในปี พ.ศ. ๒๕๑๖ มีพระราชกฤษฎีกาว่าด้วยการแบ่งส่วนราชการ กรมการแพทย์ กระทรวงสาธารณสุข ด้วยเหตุนี้ในวันที่ ๓ ธันวาคม พ.ศ. ๒๕๑๗ จึงได้ยกฐานะเป็นกองโรงพยาบาลเด็ก กรมการแพทย์ มีอำนาจเต็มในการบริหาร ในเวลานั้นมีแพทย์ประจำ ๑๘ คน พยาบาล ๗๐ คน
วันที่ ๔ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๓๙ ได้มีประกาศในราชกิจจานุเบกษาฉบับกฤษฎีกา เล่มที่ ๑๑๓ ตอนที่ ๔๕ ก.เปลี่ยนชื่อโรงพยาบาลเด็กเป็น “สถาบันสุขภาพเด็กแห่งชาติมหาราชินี” เพื่อเป็นการเฉลิมพระเกียรติสมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์พระบรมราชินีนาถ
โรงพยาบาลเด็กซึ่งนับว่าเป็นสถาบันแรกนอกมหาวิทยาลัยแพทยศาตร์ที่ได้จัดให้มีการฝึกอบรมวิชาโรคเด็กขึ้น ซึ่งระยะแรกได้รับความช่วยเหลือร่วมมือเป็นอย่างดียิ่งจากคณาจารย์ภาควิชากุมารคณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาลและจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เหตุผลที่ทำให้มีการอบรมแพทย์โรคเด็ก เพราะผู้ป่วยเด็กมีจำนวนมากขึ้นและมีอัตราตายสูงมากเมื่อเทียบกับประเทศที่เจริญแล้วด่วยเฉพาะเด็กเกิดใหม่ แพทย์เฉพาะทางมีจำนวนน้อยมาก หลังโรงพยาบาลเด็กเปิดไม่นาน พญ.อรวรรณ คุณวิศาล (ซึ่งไปศึกษาโรงพยาบาลเด็ก ณ ประเทศสหรัฐอเมริกา) ได้กลับมาปฏิบัติงานทางแผนกเด็ก พ.ศ. ๒๔๙๔ และเป็นหัวหน้าแผนกเด็กคนแรก ท่านได้นำความรู้มาช่วยปรับปรุงแผนกเด็ก และดำเนินการสอนแพทย์ประจำบ้านแผนกเด็กในเวลานั้น การฝึกอบรมทางกุมารเวชศาสตร์ จึงอาจนับได้ว่าเริ่มต้นในตอนนั้น เพราะเวลาเดียวกันนั้นแพทย์ที่จบจาก โรงเรียนแพทย์ ต้องออกไปปฏิบัติงานต่างจังหวัด ทางกรมการแพทย์ได้ส่งมาดูงาน ที่โรงพยาบาลในกรุงเทพฯ ก่อน แผนกเด็กจึงเป็นที่ที่รับผู้มาดูงานเสมอ ทางแผนกเด็กเองได้มีการสอนแพทย์เหล่านี้ โดยเน้นหลักทางภาคปฏิบัติเป็นแบบ Clinical Teaching ผู้ที่มารับการฝึกอบรมและดูงาน ได้ปฏิบัติงานในแผนกเด็ก ทั้งคนไข้นอกคนไข้ในรวมทั้งเด็กเกิดใหม่ ในขณะนั้นยังไม่มีหลักสูตรแน่นอน ระยะเวลาที่มาดูงาน แล้วแต่ความต้องการ มีตั้งแต่ระยะ ๑ เดือน ถึง ๑ ปี พอครบกำหนดแล้วก็ออกไปปฏิบัติงานตามโรงพยาบาลส่วนภูมิภาค
พ.ศ. ๒๔๙๕ กรมการแพทย์ได้จัดให้มีแพทย์ฝึกหัดหมุนเวียน (Rotating Intern) โดยคัดเลือกแพทย์ที่ต้องออกไปปฏิบัติงานตามภูมิภาค ๕ – ๖ คน มารับการอบรมสาขาหลักที่โรงพยาบาลต่าง ๆ ของกรมการแพทย์ ได้แก่ รพ.หญิง, รพ.เลิดสิน, รพ.กลาง บางครั้งมี รพ.วชิระ ด้วย แพทย์เหล่านี้จะหมุนเวียนไปตามโรงพยาบาลต่าง ๆ แห่งละประมาณ ๒ เดือน แพทย์ที่มาแผนกเด็กจะได้มีโอกาสปฏิบัติงานทางโรคเด็ก ซึ่งแบ่งแยกตามอายุต่าง ๆ ปัญหาต่าง ๆ ที่พบ และมีการอยู่เวรปฏิบัติงานนอกเวลาราชการ รวมทั้งการทำ procedure ต่าง ๆ พอจบปีก็ต้องออกไปปฏิบัติงานตามต่างจังหวัด เท่าที่ได้ติดตามผล จากการสอบถามอย่างไม่เป็นทางการ แพทย์เหล่านี้ก็ไปปฏิบัติงานทางเด็กได้ดีพอใช้ การจัดแบบนี้ทำอยู่หลายปีจึงเลิกไป
พ.ศ. ๒๕๐๑ Dr,Harold Brown จาก USOM (United Stated Overseas Mission) ศ.นพ.สวัสดิ์ สกุลไทย์ ซึ่งเป็นหัวหน้าภาควิชากุมารเวชศาสตร์โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ และอาจารย์ นพ.เสม พริ้งพวงแก้ว ได้มีการประชุมและเห็นพ้องต้องกันว่า น่าจะมีการจัดระบบการศึกษาหลังปริญญาขึ้นที่โรงพยาบาลเด็ก โดยให้มี Program training ร่วมกับมหาวิทยาลัย เพื่อช่วยแก้ปัญหาการขาดแคลนกุมารแพทย์ โดยให้มีการศึกษาแบบ Residency Training Program การดำเนินการโดยมีแพทย์จากมหาวิทยาลัยหลายฝ่ายร่วมเป็นกรรมการ ทั้งจากคณะแพทย์จากศิริราชพยาบาล โครงการนี้แบ่งออกเป็น ๒ ระยะ โครงการระยะแรกเริ่มในเดือนเมษายน พ.ศ.๒๕๐๒ โครงการระยะที่ ๒ เป็นโครงการให้การศึกษาแก่นักเรียนแพทย์ ซึ่งไม่ได้ดำเนินการ
ส่วนโครงการแรกได้จัดอบรมที่โรงพยาบาลเด็ก โดยมี Prof. Paul Rasmussen จากมหาวิทยาลัยยูทา (Urah) มาเป็นที่ปรึกษา โดยได้รับทุนสนับสนุนจากยูซอม โครงการนี้ได้จัดทำอยู่ ๒ ปี ยูซอมก็งดทุนแต่โรงพยาบาลเด็กได้ทำการอบรมต่อ โดยใช้หลักสูตรเช่นนี้และเพิ่มเวลาฝึกอบรมเป็น ๓ ปี โดยอาศัยหลักสูตร Residency Training ของสหรัฐอเมริกา แต่ในระหว่างนั้นมีแพทย์เดินทางไปศึกษาและทำงานที่ต่างประเทศเป็นจำนวนมาก ทำให้มีการขาดแพทย์ ผู้ที่เข้าฝึกอบรมในโครงการนี้จึงมีน้อย แต่อย่างไรก็ตามทางโรงพยาบาล ยังจัดให้มีการอบรมอย่างต่อเนื่อง โดยมีหลักการที่สร้างกุมารแพทย์ที่ออกไปปฏิบัติงาน ในชุมชน เพื่อดูแลรักษาแก้ไขปัญหาต่าง ๆ เกี่ยวกับเด็กรวมทั้งส่งเสริมสุขภาพของเด็ก การเรียนการสอนจึงเน้นด้าน Clinical Teaching มากกว่า ทางทฤษฏี ซึ่งทางโรงพยาบาลเด็ก มีผู้ป่วย ที่ถือเป็นครูแพทย์ที่สำคัญและดีที่สุดอย่างเพียงพอ เนื่องจากโรงพยาบาลเด็กเป็นโรงพยาบาลแห่งแรกและแห่งเดียว ที่รักษาและดูแลสุขภาพของเด็กโดยเฉพาะจึงมีผู้ป่วยเด็กมารับการรักษาเป็นจำนวนมาก และมีความหลากหลายของโรคต่าง ๆ ทั้งชนิดของโรคและความรุนแรง แพทย์ที่ขยันในการปฏิบัติงานมีความเอาใจใส่ดูแลผู้ป่วยและขวนขวายหาความรู้เพิ่มเติมด้วยการศึกษาด้วยตนเอง ประกอบการบรรยายของอาจารย์ และการอ่านตำราเพิ่มเติม จะได้ความรู้และมีประสบการณ์อย่างเพียงพอที่จะออกไปปฏิบัติงานหลังการฝึกอบรม ๓ ปี
ต่อมากลางปี พ.ศ. ๒๕๐๕ กรมการแพทย์ได้รับการจัดสรรแพทย์ฝึกหัดส่วนกลางจากมหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ เพื่อมาฝึกงานในโรงพยาบาลของกรมการแพทย์ ๑ ปี แพทย์เหล่านี้จะต้องหมุนเวียนไปตามโรงพยาบาลของกรมการแพทย์ตามที่กล่าวมา และมีเวลาที่โรงพยาบาลเด็ก ประมาณ ๒ เดือน ทางโรงพยาบาลคิดว่าเพื่อให้การอบรมได้ผลดีขึ้น จึงจัดหลักสูตรสั้น ๆ ๑ – ๒ สัปดาห์ เป็น Orientation เกี่ยวแก่โรงพยาบาลเด็ก โรคเด็กและปัญหาที่พบบ่อย เช่น Diarrhea, การให้ fluid electrolyte, ยาที่ใช้, โรคชักในเด็ก, ปอดบวม, เยื่อหุ้มสมองอักเสบ, โรคไข้เลือดออกโดยย่อ ๆ เป็นต้นว่าสาเหตุการพิเคราะห์โรค การรักษาจะรวมถึงการใช้ยาในเด็กและขนาดของยาด้วย การสอนเช่นนี้ได้ทำมาตลอดเวลาที่มีแพทย์ฝึกหัด
เมื่อปี พ.ศ. ๒๕๑๔ ได้มีการริเริ่มจัดตั้งหลักสูตรการฝึกอบรมแพทย์ประจำบ้านระยะ ๓ ปีตามหลักสูตรแพทยสภา เพื่อวุฒิบัตรแสดงความรู้ความชำนาญในการประกอบวิชาชีพเวชกรรมสาขากุมารเวชศาสตร์ ซึ่งเมื่อผ่านการฝึกอบรมแล้วจะต้องสอบเพื่อวุฒิบัตร โดยในระยะแรกสมาคมกุมารแพทย์แห่งประเทศไทยซึ่งประกอบด้วยกุมารแพทย์จากสถาบันต่าง ๆ รวมทั้งโรงพยาบาลเด็ก ได้จัดทำหลักสูตรการฝึกอบรม ๓ ปี รวมทั้งจัดการสอบให้เป็นมาตรฐานเดียวกัน จนถึงปัจจุบันนี้
สำหรับหลักการและเนื้อหาของการเรียนการสอนยังคงยึดหลักเน้นหลักทางด้านภาคปฏิบัติ (Clinical teaching) มากกว่าทฤษฏี ด้วยเหตุผลว่าโรงพยาบาลเด็กมีผู้ป่วยหลากหลาย ซึ่งมีคุณค่าสำหรับผู้ที่ขวนขวายหาความรู้และความสามารถศึกษาด้วยตนเอง โดยมีแพทย์ประจำ (Staff) เป็นอาจารย์ที่คอยให้คำแนะนำดูแล และควบคุมการทำงานอย่างใกล้ชิด โรงพยาบาลเด็กจึงนับได้ว่า เป็นผู้ริเริ่มการจัดให้แพทย์ประจำบ้านทำการศึกษาโรคต่าง ๆ โดยแพทย์ประจำบ้านปีที่ ๓ จะต้องทำการศึกษาคนละ ๑ เรื่อง โดยมีอาจารย์เป็นที่ปรึกษาหรือร่วมวิจัย อาจเป็นการศึกษาระบาดวิทยา (descriptive epidemiology) หรือ การรายงานผู้ป่วย ซึ่งการวิจัยนี้ได้ทำมาก่อนแพทยสภาจะจัดให้เป็นส่วนหนึ่งของ การศึกษาและอบรมเพื่อวุฒิบัตร
สำหรับชั่วโมงการบรรยายทางด้านทฤษฏีนั้น ได้จัดตามหลักสูตรของแพทยสภา วิชาที่ทางโรงพยาบาลเด็กขาดผู้เชี่ยวชาญที่จะเชิญอาจารย์จากมหาวิทยาลัยมาบรรยายเพิ่มเติม ซึ่งก็ได้รับความร่วมมือเป็นอย่างดีเสมอมาจากโรงเรียนแพทย์ทุกแห่ง
เนื่องจากโรงพยาบาลเด็กเป็นโรงพยาบาลเฉพาะเด็ก จึงมีหน่วยงานต่าง ๆ รวมอยู่ในสถาบันเดียวกันที่ภาควิชากุมารเวชศาสตร์อื่น ๆ ไม่มี เช่น ฝ่ายศัลยกรรม, ฝ่ายศัลยกรรมกระดูก, ฝ่ายจักษุ และฝ่ายโสต ศอ นาสิก, ฝ่ายรังสีวิทยา, ฝ่ายทันตกรรม, ฝ่ายพยาธิวิทยา ห้องปฏิบัติการเพาะเชื้อ แบคทีเรีย และการตรวจ น้ำเหลืองวินิจฉัยโรค ซึ่งฝ่ายต่าง ๆ เหล่านี้จำทำให้แพทย์ประจำบ้านได้เรียนรู้โรคและความเปลี่ยนแปลงของโรคสาขาเหล่านั้นได้สะดวก
เมือปีพ.ศ.๒๕๒๒ หลักสูตรแพทย์ประจำบ้านสาขากุมารศัลยกรรม ได้รับการรับรองตามหลักสูตรแพทยสภา เพื่อวุฒิบัตรแสดงความรู้ความชำนาญในการประกอบวิชาชีพเวชกรรมสาขากุมารศัลยศาสตร์ เป็นสถาบันแรกของประเทศไทย
ปัจจุบันสถาบันสุขภาพเด็กแห่งชาติมหาราชินี มีจานวนเตียงผู้ป่วย ๔๓๕ เตียง สามารถรับผู้ป่วยในปีละ ๑๕,๐๐๐ ราย ผู้ป่วยนอกปีละ ๓๕๐,๐๐๐ ราย งานผ่าตัด ๕,๐๐๐ ราย โดยให้บริการส่งเสริมสุขภาพการเจริญเติบโตและพัฒนาการ การป้องกันโรคและให้การรักษาโรคโดยแพทย์เฉพาะทางโรคเด็กทุกสาขาและเป็นสถานที่ให้การรักษาในระดับตติยภูมิที่ส่งต่อมาจากทั่วประเทศ สถาบันสุขภาพเด็กแห่งชาติมหาราชินีได้รับการรับรองกระบวนการคุณภาพจากสถาบันพัฒนาและรับรองคุณภาพโรงพยาบาล เมื่อวันที่ ๑๘ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๔๕ และผ่านการรับรองซ้ำอีก ๓ ครั้ง ครั้งล่าสุดเมือ ๒๒-๒๓ ธันวาคม ๒๕๕๔
ในปีพศ.๒๕๔๗ ได้มีการปฏิรูประบบราชการและมีการปรับโครงสร้างหน่วยงานต่างๆ ในส่วนของกรมการแพทย์มีการกำหนดเป็นกรมวิชาการด้านการแพทย์ฝ่ายกายและการให้การสนับสนุนด้านวิชาการแก่หน่วยงานต่างๆ ทั้งภายในและภายนอกกระทรวงสาธารณสุข กำหนดให้หน่วยงานภายใต้สังกัดเป็นสถาบันชั้นสูงและพัฒนาระบบบริการให้ถึงระดับตติยภูมหรือสูงกว่า และพัฒนาระบบศูนย์การแพทย์ต่างๆ ในระดับภูมิภาคของประเทศ สถาบันสุขภาพเด็กแห่งชาติมหาราชินีมีการจัดตั้งศูนย์ความเป็นเลิศด้านโรคเด็กคือ
มีวิสัยทัศน์ก้าวสู่การให้การดูแลรักษาผู้ป่วยเด็กในระดับมาตรฐานสากล และให้ความสำคัญกับการสร้างบรรยากาศของความเป็นมิตร (Clinical Excellence and Children Friendly Hospital) มีภารกิจเกี่ยวกับการพัฒนาวิชาการทางการแพทย์ด้านโรคเด็ก โดยการศึกษา วิจัย ถ่ายทอดความรู้พัฒนาบุคลากรเฉพาะทางและบำบัดรักษาผู้ป่วยด้านโรคเด็กเพื่อให้มีการบริการทางการแพทย์ด้านโรคเด็กที่มีมาตรฐาน โดยมีอำนาจหน้าที่ดังต่อไปนี้
สถาบันสุขภาพเด็กแห่งชาติมหาราชินี ได้ดำเนินการเกี่ยวกับการศึกษา ค้นคว้า วิเคราะห์และวิจัยทางวิชาการเฉพาะทางด้านโรคเด็ก ซึ่งถือเป็นภารกิจหลักอันสำคัญ ของสถาบันในการสร้างองค์ความรู้ และวิทยาการด้านโรคเด็กใหม่ๆ ทั้งนี้เพื่อที่จะสามารถทำการดูแลและรักษาผู้ป่วยเด็กในระดับตติยภูมิได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น สถาบันสุขภาพเด็กแห่งชาติมหาราชินี สามารถผลิตผลงานทางวิชาการลงตีพิมพ์ในวารสารวิชาการทั้งของในประเทศและต่างประเทศ รวมกว่า80เรื่องต่อปี สร้างงานวิทยานิพนธ์ของแพทย์ประจำบ้านกว่า 464 เรื่อง นอกจากนี้ยังผลิตบทความทางวิชาการเกี่ยวกับเด็ก และโรคของเด็กรวมทั้งผลิตตำราวิชาการ เพื่อนักศึกษาแพทย์ แพทย์ ทันตแพทย์ เภสัชกร พยาบาล และบุคลากรทางสาธารณสุขอีกมากมาย สำนักวิจัยและพัฒนาเป็นผู้รับผิดชอบงานด้านต่าง ๆโดยแบ่งเป็น
สถาบันสุขภาพเด็กแห่งชาติมหาราชินี ให้การศึกษา และฝึกอบรมแก่แพทย์ เพื่อให้มีความรู้ความเชี่ยวชาญเฉพาะทางในสาขาที่รับผิดชอบ ตลอดจนถ่ายทอดเทคโนโลยีทางการแพทย์ให้แก่บุคลากรทางการแพทย์ สถาบันสุขภาพเด็กแห่งชาติมหาราชินี ได้ผลิตกุมารแพทย์ และผู้เชี่ยวชาญสาขาต่าง ๆ เพื่อไปปฏิบัติหน้าที่ทั่วประเทศไทยจำนวนทั้งสิ้น 531 คน นอกจากนี้ยังเป็นสถานที่ดูงานของบุคลากรทางการแพทย์จากสถานพยาบาล ทั้งในประเทศและต่างประเทศเป็นจำนวนมาก
สถาบันสุขภาพเด็กแห่งชาติมหาราชินี ยังทำหน้าที่ช่วยสนับสนุนและประสานงาน ทางด้านวิชาการให้แก่หน่วยงานของรัฐและเอกชน โดยสนับสนุนวิทยากร เผยแพร่ความรู้เกี่ยวกับโรคเด็กและโรคที่เกิดขึ้นกับเด็ก รวมทั้งจัดทีมงานร่วมออกตรวจราชการพร้อมหน่วยงานอื่นๆ ของกระทรวงสาธารณสุขในฐานะนักวิชาการตลอดจนการจัดทำสื่อคู่มือเผยแพร่ทางด้านโรคเด็กต่างๆ ผ่านหนังสือพิมพ์ วิทยุ และโทรทัศน์
ปีพ.ศ. ๒๕๕๓ โรงพยาบาลได้รับอนุมัติงบประมาณไทยเข้มแข็งในการก่อสร้างอาคารเอนกประสงค์ศูนย์การแพทย์เฉพาะทางโรคเด็ก ๒๗ ชั้น เพื่อขยายงานการดูแลผู้ป่วยเฉพาะทางโรคเด็ก สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์พระบรมราชินีนาถได้พระราชทานชื่อว่า “อาคารเฉลิมพระเกียรติ ๘๐ พรรษามหาราชินี (ศุนย์การแพทย์เฉพาะทางโรคเด็ก)” ในวันที่ ๑ มีนาคม พ.ศ. ๒๕๕๔ โดยอาคารนี้จะเป็นศูนย์ความเป็นเลิศและศูนย์เชี่ยวชาญพิเศษเฉพาะทางโรคเด็กจำนวน ๖ ศูนย์คือ ศูนย์ความเป็นเลิศโรคไข้เลือดออก ศูนย์เชี่ยวชาญพิเศษจักษุวิทยา ศูนย์เชี่ยวชาญพิเศษ กุมาร โสต ศอ นาสิก ศูนย์เชี่ยวชาญพิเศษโรคอุบัติใหม่ ศูนย์เชี่ยวชาญพิเศษโรคมะเร็งเด็ก ศูนย์เชี่ยวชาญพิเศษเด็กพิการ และมีคลินิกเฉพาะทางโรคเด็ก ๑๐ คลินิกได้แก่ โรคต่อมไร้ท่อ ทารกแรกเกิดกลุ่มเสียง โรคไต โภชนาการ โรคระบบทางเดินอาหารและโรคตับ โรคผิวหนัง โรคภูมิแพ้และโรคข้อ จิตเวชเด็กและวัยรุ่น พัฒนาการช้า โรคพันธุกรรม นอกจากนั้นยังมีศูนย์วิจัย และแลกเปลี่ยนกับสถาบันนานาชาติ ห้องประชุม และสำนักงาน
สถาบันสุขภาพเด็กแห่งชาติมหาราชินีให้การดูแลรักษาผู้ป่วยเด็กมานานมากกว่า ๕๘ ปี มีบุคคลากรทั้งหมด๑,๖๐๐ คน พร้อมที่จะผลักดันพัฒนางานอย่างไม่หยุดนิ่ง เพื่อนำพาคุณภาพชีวิตของเด็กไทยให้เป็นอนาคตของประเทศไทยที่เข้มแข็งต่อไป