中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院前身是中國(guó)協(xié)和醫(yī)學(xué)院第二臨床學(xué)院，1953年10月，總后方勤務(wù)部衛(wèi)生部決定將“中國(guó)協(xié)和醫(yī)學(xué)院第二臨床學(xué)院”改為“軍委直屬機(jī)關(guān)醫(yī)院”。
1954年7月，總后方勤務(wù)部衛(wèi)生部將“軍委直屬機(jī)關(guān)醫(yī)院”改為“中國(guó)人民解放軍第三〇一醫(yī)院”。
1957年6月，國(guó)防部批示“中國(guó)人民解放軍第三〇一醫(yī)院”番號(hào)撤銷(xiāo)，改稱(chēng)為“中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院”。
軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院是以解放軍總醫(yī)院為依托建設(shè)和發(fā)展起來(lái)的，始建于1958年11月，1962年停辦。
1979年6月，經(jīng)中央軍委批準(zhǔn)恢復(fù)軍醫(yī)進(jìn)修學(xué)院。
1986年9月批準(zhǔn)正式列入全軍院校編制序號(hào)。
2004年全軍整編將三〇四醫(yī)院更名為三〇四臨床部，對(duì)外稱(chēng)解放軍總醫(yī)院附屬醫(yī)院，列入解放軍總醫(yī)院編制序列。
2009年2月，解放軍總醫(yī)院與海南省正式簽訂共同建設(shè)海南分院戰(zhàn)略合作協(xié)議，拉開(kāi)了總醫(yī)院歷史上跨地域、整建制異地辦院的序幕；
2009年8月，海南分院在三亞海棠灣破土動(dòng)工；
2009年8月，解放軍總醫(yī)院第二附屬醫(yī)院（原309醫(yī)院）完成轉(zhuǎn)隸移交，隸屬總參謀部領(lǐng)導(dǎo)，更稱(chēng)呼為解放軍總參謀部總醫(yī)院。
2011年12月，38.3萬(wàn)平方米的現(xiàn)代醫(yī)療城竣工并投入試運(yùn)行；
2012年6月9日，解放軍總醫(yī)院海南分院正式開(kāi)診運(yùn)行。
國(guó)家老年疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心（解放軍總醫(yī)院）是由國(guó)家科技部、衛(wèi)生健康委員會(huì)、軍委后勤保障部和原食品藥品監(jiān)督管理總局于2016年7月聯(lián)合批準(zhǔn)建設(shè)的第三批國(guó)家臨床醫(yī)學(xué)研究中心，主任為老年醫(yī)學(xué)專(zhuān)家范利教授，中心依托解放軍總醫(yī)院第二醫(yī)學(xué)中心老年醫(yī)學(xué)部主管主建，擁有集國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科、國(guó)家臨床醫(yī)學(xué)研究中心、國(guó)家臨床重點(diǎn)專(zhuān)科（軍隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目）、北京市及全軍重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、全軍保健人員培訓(xùn)基地“五位一體”的老年醫(yī)學(xué)優(yōu)勢(shì)學(xué)科群，連續(xù)5年蟬聯(lián)全國(guó)老年醫(yī)學(xué)專(zhuān)科排行榜榜首，涌現(xiàn)出一批德高望重、造詣精深的老年醫(yī)學(xué)大家，已建成體系完整、人才接續(xù)的學(xué)科體系。
2019年7月由科技部、國(guó)家衛(wèi)生健康委、軍委后勤保障部和原食品藥品監(jiān)管總局正式批準(zhǔn)依托解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學(xué)中心成立國(guó)家感染性疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心。研究中心整合國(guó)內(nèi)79家協(xié)作醫(yī)院，針對(duì)慢性乙肝、慢性丙肝、艾滋病及其相關(guān)疾病等病種，建立病程涵蓋臨床各個(gè)階段的大隊(duì)列，同時(shí)建立標(biāo)準(zhǔn)化的生物樣本庫(kù)、臨床診療信息庫(kù)及的疾病發(fā)病追蹤系統(tǒng)，形成涵蓋重大感染性疾病及各個(gè)病程的資源平臺(tái)，終建立我國(guó)規(guī)范的病毒性肝炎、艾滋病臨床大數(shù)據(jù)及生物樣本庫(kù)整合平臺(tái)，形成專(zhuān)業(yè)的管理團(tuán)隊(duì)，為建立符合我國(guó)人群特點(diǎn)的肝病、艾滋病診療體系提供重要戰(zhàn)略性資源。
國(guó)家耳鼻咽喉疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，依托中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院，于2019年5月由科技部、國(guó)家衛(wèi)生健康委、軍委后勤保障部和國(guó)家藥監(jiān)局正式批準(zhǔn)成立，也是認(rèn)定的國(guó)家耳鼻咽喉疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，中心主任為楊仕明教授。
