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，改稱為“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(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)院海南分院正式開診運(yùn)行。
在中心主任陳香美院士的領(lǐng)導(dǎo)下，建立了臨床研究、項(xiàng)目支持、公共服務(wù)和交流推廣等平臺(tái)，建成具有國(guó)際規(guī)模的腎臟疾病臨床信息數(shù)據(jù)庫(kù)和生物樣本資源庫(kù)，聯(lián)合全國(guó)500余家單位構(gòu)建腎臟疾病臨床協(xié)同研究網(wǎng)絡(luò)，覆蓋全國(guó)90%的地級(jí)市。針對(duì)我國(guó)主要疾病負(fù)擔(dān)的IgA腎病、糖尿病腎病、老年腎臟病等常見慢性腎臟病以及急性腎損傷和尿毒癥患者血液凈化，從疾病危險(xiǎn)因素、預(yù)警、診斷、和醫(yī)療質(zhì)量改進(jìn)多個(gè)層面，建立多中心、大樣本、長(zhǎng)期穩(wěn)定隨訪的研究隊(duì)列，組織開展大規(guī)模、多中心、高質(zhì)量的臨床診療研究，已成為臨床新技術(shù)、藥品器械研發(fā)與評(píng)價(jià)的創(chuàng)新基地，帶動(dòng)我國(guó)慢性腎病防治整體水平的提升。
2019年在科技部組織的首次績(jī)效評(píng)估中，國(guó)家慢性腎病臨床醫(yī)學(xué)研究中心成績(jī)?yōu)椤啊薄?/p>
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。