中國人民解放軍總醫(yī)院前身是中國協(xié)和醫(yī)學院第二臨床學院，1953年10月，總后方勤務部衛(wèi)生部決定將“中國協(xié)和醫(yī)學院第二臨床學院”改為“軍委直屬機關醫(yī)院”。

1954年7月，總后方勤務部衛(wèi)生部將“軍委直屬機關醫(yī)院”改為“中國人民解放軍第三〇一醫(yī)院”。

1957年6月，國防部批示“中國人民解放軍第三〇一醫(yī)院”番號撤銷，改稱為“中國人民解放軍總醫(yī)院”。

軍醫(yī)進修學院是以解放軍總醫(yī)院為依托建設和發(fā)展起來的，始建于1958年11月，1962年停辦。

1979年6月，經中央軍委批準恢復軍醫(yī)進修學院。

1986年9月批準正式列入全軍院校編制序號。

2004年全軍整編將三〇四醫(yī)院更名為三〇四臨床部，對外稱解放軍總醫(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海南分院戰(zhàn)略合作協(xié)議，拉開了總醫(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）完成轉隸移交，隸屬總參謀部領導，更稱呼為解放軍總參謀部總醫(yī)院。

2011年12月，38.3萬平方米的現代醫(yī)療城竣工并投入試運行；

2012年6月9日，解放軍總醫(yī)院海南分院正式開診運行。

2019年7月由科技部、國家衛(wèi)生健康委、軍委后勤保障部和原食品藥品監(jiān)管總局正式批準依托解放軍總醫(yī)院第五醫(yī)學中心成立國家感染性疾病臨床醫(yī)學研究中心。研究中心整合國內79家協(xié)作醫(yī)院，針對慢性乙肝、慢性丙肝、艾滋病及其相關疾病等病種，建立病程涵蓋臨床各個階段的大隊列，同時建立標準化的生物樣本庫、臨床診療信息庫及的疾病發(fā)病追蹤系統(tǒng)，形成涵蓋重大感染性疾病及各個病程的資源平臺，終建立我國規(guī)范的病毒性肝炎、艾滋病臨床大數據及生物樣本庫整合平臺，形成專業(yè)的管理團隊，為建立符合我國人群特點的肝病、艾滋病診療體系提供重要戰(zhàn)略性資源。

先后牽頭并主持承擔了國家重大課題330多項。獲國家發(fā)明專利50余項。獲得新藥證書7項、診斷試劑生產批件13項、軍隊制劑批件43項。發(fā)表病毒性肝炎相關SCI論文800篇（IF≥10論文24篇）。依靠協(xié)同創(chuàng)新網絡推廣普及病毒性肝炎相關知識。一方面緊密瞄準解決臨床問題“接地氣”的宏偉目標，組織開展國際化、高質量的多中心臨床研究，取得具有重大臨床指導意義的創(chuàng)新性成果，另一方面創(chuàng)新國際交流與合作模式，與世界大學、研究院所、醫(yī)療機構和跨國企業(yè)等建立戰(zhàn)略合作伙伴關系，獲得具有“高大上”特性的科研成果，提高學術水平和地位。

解放軍總醫(yī)院第二醫(yī)學中心老年醫(yī)學科是國家老年疾病臨床醫(yī)學研究中心老年醫(yī)學臨床研究基地及全國老年慢性病醫(yī)聯(lián)體牽頭單位。科室目前有正高職稱人員3名，副高職稱人員5名，形成覆蓋老年心血管、呼吸、消化、腫瘤、神經內科等各亞專業(yè)的老年多學科團隊。老年醫(yī)學科以老年綜合評估為核心技術，以全人全程管理為核心理念，強調多學科協(xié)作診療，利用可穿戴設備、5G等現代技術，形成集老年急性病救治、慢病管理、功能維護為一體的現代老年病管理模式，致力于構建高水平老年醫(yī)學規(guī)培基地、專培基地、保健人才培訓基地；新技術、新業(yè)務轉化平臺及老年病前沿基礎研究平臺，目前已有10余家協(xié)同網絡單位派駐醫(yī)護人員到該病房進修學習。科室圍繞建立全國老年隊列研究人群，構建高齡圍手術期風險管控、老年多病共患綜合管理等常見臨床問題的防控技術體系，及衰老機制及規(guī)律等開展臨床科研研究，作為項目牽頭單位承擔國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等多項國家、軍隊級課題，總項目經費達1.2億元。