Năm 1911: Bệnh viện được thành lập, ban sơ là Nhà thương Cống Vọng nhỏ bé chuyên để thu nhận và điều trị bệnh nhân truyền nhiễm.
Năm 1935: Bệnh viện mang tên Hospital de René Robin được xây dựng quy mô hơn, là cơ sở thực hành chính của trường Đại học Y khoa Đông Dương.
Năm 1945: Bệnh viện được mang tên Bệnh viện Bạch Mai.
Giai đoạn 1945 - 1954: thời kỳ Chiến tranh Đông Dương, Bệnh viện từng được coi là pháo đài của quyết tử quân, các hoạt động chuyên môn diễn ra trong điều kiện khó khăn về mọi mặt.
Giai đoạn 1954 - 1964: cải tạo cơ sở vật chất sau chiến tranh tàn phá, tăng số lượng cán bộ và mở rộng quy mô hoạt động chuyên môn. Bệnh viện vinh dự được đón Chủ tịch Hồ Chí Minh đến thăm hai lần: 12/1954 và 3/1960.
Giai đoạn 1965 - 1975: thời kỳ kháng chiến chống Mỹ, nhiều cán bộ Bệnh viện đã tình nguyện vào Nam chiến đấu. Thủ tướng Phạm Văn Đồng và các đồng chí Lãnh đạo Đảng, Nhà nước, Chính phủ đã nhiều lần đến thăm và động viên CBCC Bệnh viện. Năm 1972, 4 lần máy bay B52 Mỹ ném bom hủy diệt Bệnh viện, 28 cán bộ y tế của Bệnh viện đã anh dũng hy sinh trong khi đang cứu chữa bệnh nhân.
Từ 1975 đến nay: đất nước thống nhất, Bệnh viện Bạch Mai bước vào kỷ nguyên mới, đảm nhiệm trọng trách khám chữa bệnh tuyến cuối của ngành y tế.
Năm 2006: được Bộ y tế công nhận là Bệnh viện đa khoa hoàn chỉnh hạng đặc biệt đầu tiên của Việt Nam.
Năm 2011: kỷ niệm 100 năm thành lập đón nhận Huân chương Độc lập hạng nhất lần thứ 2; Quy mô 1400 giường bệnh với: 02 Viện, 07 Trung tâm, 22 Khoa Lâm sàng, 06 Khoa Cận lâm sàng, 10 Phòng/Ban chức năng, Trường Trung học Y tế, Tạp chí Y học lâm sàng, Đơn vị Dịch vụ; Mục tiêu: xây dựng Bệnh viện Bạch Mai trở thành Trung tâm Y học hàng đầu của Việt Nam ngang tầm các nước tiên tiến trong khu vực.
Năm 2016 đến nay: Trên chặng đường hội nhập và phát triển, Bệnh viện kỷ niệm 105 năm thành lập và đón nhân Huân chương Độc lập hạng 3 lần thứ 2; Quy mô 1900 giường bệnh với 55 đơn vị trực thuộc: 03 Viện, 08 Trung tâm, 12 Phòng/Ban chức năng, 23 Khoa Lâm sàng, 06 Khoa Cận lâm sàng, Trường Cao đẳng Y tế, Tạp chí Y học lâm sàng, Đơn vị Dịch vụ; Khánh thành Trung Tâm Hội nghị Quốc tế Bạch Mai có 01 Hội trường 700 chỗ với nhiều trang thiết bị hiện đại và hệ thống hội trường mini đồng bộ; Khánh thành tòa nhà Trung tâm Tim mạch trẻ em và Trung tâm Ung bướu quy mô 800 giường; Khởi công Trung tâm Khám bệnh tại khu Trạm lao cũ và Bệnh viện Bạch Mai cơ sở 2 tại Phủ Lý (Hà Nam) cùng nhiều công trình khác.
