สมเด็จพระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า เมื่อครั้งดำรงพระอิสริยยศเป็นสมเด็จพระนางเจ้าสว่างวัฒนา พระบรมราชเทวี ในพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว รัชกาลที่ ๕ ทรงประสบความทุกข์ ความวิปโยคใหญ่หลวง ด้วยพระราชโอรสธิดาสิ้นพระชนม์ ตั้งแต่ทรงพระเยาว์ ถึง ๖ พระองค์ การสูญเสีย พระราชโอรสธิดาหลายพระองค์ในเวลาติดต่อกันนั้น ทำให้สมเด็จพระพันวัสสาอัยยิกาเจ้าทรง พระประชวรหนัก พระบามสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงห่วงใยพระสุขภาพของสมเด็จพระพัน วัสสาอัยยิกาเจ้ายิ่งนัก ทรงเกรงว่าจะเป็นอันตรายต่อพระชนม์ชีพ จึงทรงพระกรุณาโปรดเกล้าให้เสด็จประพาสและประทับพักฟื้น ณ พระตำหนัก ตำบลบางพระ จังหวัดชลบุรี ซึ่งพระบาทสมเด็จ พระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวได้เสด็จฯ ไปทอดพระเนตรสถานที่และโปรดเกล้า ให้สร้างพระตำหนักพระราชทานใน พ.ศ. ๒๔๔๑ และ ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้สมเด็จพระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า เสด็จแปรพระราชฐานไปประทับรักษาพระองค์ในที่ตำบลนี้ และก็ได้ผลตามพระราชประสงค์ คือ พระอาการประชวรของสมเด็จพระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า ได้ทุเลาดีขึ้น
สมเด็จพระเจ้าบรมวงศ์เธอกรมพระสวัสดิวัตนวิศิษฐ์ พระวรวงศ์เธอพระองค์เจ้าสายสนิทวงศ์ เจ้าพระยาสุรศักดิ์มนตรี และพระยาอมรศาสตร์ประสิทธิ์ ได้ตกลงเห็นพร้อมกันว่าบริเวณเนินเขาชายทะเลด้านทิศใต้ของพระตำหนักที่ประทับอยู่ขณะนั้น เป็นพื้นที่สูงเหมาะกับที่จะสร้างที่ประทับ จึงถวายความเห็นนี้แด่สมเด็จพระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า พระองค์ได้เสด็จทอดพระเนตรสถานที่นี้เป็นที่พอพระทัย จึงมีพระกระแสรับสั่งให้จัดสร้างพระตำหนักใหญ่ ๓ ชั้นขึ้นหลังหนึ่ง บนเนินเขาสำหรับเป็นที่ประทับ และเรือนหลังย่อมๆอีก ๔ – ๕ หลัง บริเวณเนินเขา สำหรับเป็นที่อยู่ของข้าหลวงและมหาดเล็ก นอกเนินเขาออกไปโดยรอบก็มีตำหนักเจ้านาย และที่พักข้าราชการที่ตามเสด็จออกประจำในหน้าที่ราชการอีกหลายหลัง เมื่อแล้วเสร็จสมเด็จพระพันวัสสาอัยยิกาเจ้าได้เสด็จขึ้นประทับตำหนักใหม่นี้ใน พ.ศ. ๒๔๔๓ แล้วใช้เป็นที่สำหรับแปรพระราชฐานจากพระนครเสด็จมาประทับที่ตำหนักนี้หลายครั้งหลายคราว นับเป็นเวลาประมาณ ๓ ปีเศษจึงมิได้เสด็จไปประทับอีกเลย
ในขณะที่ประทับอยู่ที่ศรีราชานั้น ได้มีข้าราชบริพาร และเจ้าหน้าที่ประจำการรักษาพระองค์เป็นจำนวนมาก ทั้งข้าราชการฝ่ายทหารพลเรือน ย่อมมีการป่วยไข้เป็นธรรมดา ราษฎรตำบลศรีราชาเองและบริเวณใกล้เคียงก็ยังมีการเจ็บป่วยกันมาก แต่ตำบลนี้อยู่ห่างไกลแพทย์ และเครื่องอุปกรณ์ในการรักษาพยาบาล สมเด็จพระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า ซึ่งมีพระทัยเต็มไปด้วยการกุศลสาธารณ จึงได้ทรงดำริว่า “ประชาชนย่อมมีความเดือดร้อนทุกข์ทรมานจากการเจ็บไข้นั้น ถ้าได้มีสถานที่พยาบาลคนเจ็บไข้ขึ้นในตำบลนี้ นอกจากจะได้ใช้เป็นที่รักษาพยาบาลข้าราชบริพารและผู้ที่ตามเสด็จนั้นแล้ว ยังจะเป็นสาธารณประโยชน์ให้ประชาชนในท้องถิ่นที่ใกล้เคียงได้พึ่งพาอาศัยในยามเจ็บไข้ ซึ่งเป็นสาธารณกุศล และเป็นการช่วยชาติบ้านเมืองอีกส่วนหนึ่ง” จึงได้รับสั่งให้พระเจ้าบรมวงศ์เธอสมเด็จกรมพระสวัสดิวัตนวิศิษฐ์ และ เจ้าพระยาสุรศักดิ์มนตรี คิดจัดการในเรื่องนี้ตามพระประสงค์ มีพระบำบัดสรรพโรค (หมอเอช. อาดัมสัน) เป็นผู้ช่วยในการวางแผนผังการก่อสร้าง และได้ตกลงเลือกเอาที่ในน้ำชายทะเลตรงหน้าบ้านเจ้าพระยาสุรศักดิ์มนตรี ซึ่งอยู่ทางทิศเหนือห่างจากพระตำหนักที่ประทับประมาณ ๑๖๐ เมตร เป็นที่ปลูกสร้างโรงพยาบาล การปลูกสร้างได้เริ่มใน พ.ศ. ๒๔๔๔ เบื้องต้นสร้างเป็นเรือน ๒ ชั้นขึ้นก่อน ๑ หลัง แล้วเพิ่มขึ้นอีก ๔ หลัง ติดต่อเป็นหมู่เดียวกันไป เรือนนี้เป็นเรือนไม้หลังคามุงจาก การก่อสร้างได้แล้วเสร็จในต้นเดือนกันยายน พ.ศ. ๒๔๔๕ ในขณะนั้นสมเด็จพระพันวัสสาอัยยิกาเจ้าประทับอยู่กรุงเทพฯ จึงได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ ให้พระเจ้าบรมวงศ์เธอกรมหมื่นวิวิธวรรณปรีชา ซึ่งดำรงตำแหน่งเป็นอธิบดีกรมพยาบาล กระทรวงธรรมการ เสด็จประกอบพิธีเปิดเมื่อวันที่ ๑๐ กันยายน พ.ศ. ๒๔๔๕ ซึ่งเป็นวันบำเพ็ญกุศลวันประสูติของพระองค์ และได้เริ่มรับคนเจ็บไข้เข้าพำนักอาศัยตั้งแต่ วันนั้นเป็นต้นมา เมื่อแรกเรียกชื่อว่า “โรงพยาบาลศรีมหาราชา” ต่อมาพระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวโปรดเกล้าพระราชทานนามโรงพยาบาลนี้ว่า “โรงพยาบาลสมเด็จ” เป็นสิริมงคลนับแต่นั้นมา
เมื่อวันเวลาผ่านไป สถานที่ของโรงพยาบาลที่สร้างขึ้นในน้ำชำรุดทรุดโทรมมากเป็นที่น่ากลัวอันตรายแก่คนเจ็บไข้ในยามที่มีพายุและคลื่นลมทะเล ถึงจะซ่อมแซมก็ไม่ถาวรไปได้นานต้องชำรุดซ่อมแซมกันอีกไม่มีที่สิ้นสุด เพราะเป็นเรือนไม้อยู่ในน้ำถูกเพรียงทะเลเกาะกินเสาอยู่เสมอ นายบัวหรือ ขุนปราณเขตต์นคร ซึ่งเป็นผู้ดูแลโรงพยาบาล กราบบังคมทูลสมเด็จพระพันวัสสาอัยยิกาเจ้า เพื่อขอย้ายโรงพยาบาลขึ้นไปตั้งบนบกทางด้านเหนือเขาพระตำหนัก (คือที่ตั้งโรงพยาบาลปัจจุบันนี้) พระองค์ก็ทรงเห็นชอบด้วยและได้พระราชทานเงินเป็นค่าก่อสร้างในการย้ายนี้ประมาณสองหมื่นบาทเศษ
เมื่อย้ายโรงพยาบาลจากในทะเลมาก่อสร้างบนบก ในปี พ.ศ. ๒๔๕๑ ครั้งแรกจัดสร้างเรือนไม้ขนาดใหญ่ ๒ ชั้น ๑ หลัง ตั้งอยู่ทางด้านเหนือของเนินเขาพระตำหนัก สำหรับเป็นที่ทำการตรวจโรค และ ชั้นบนเป็นที่ทำการ เรือนไม้สำหรับผู้ป่วย ๒ หลัง สำหรับรับผู้ป่วย หลังละประมาณ ๕ คน เรือนไม้ยาวชั้นเดียวยกพื้น ๑ หลัง สำหรับเป็นที่อยู่ของเจ้าหน้าที่ และ บ้านพักแพทย์ผู้ปกครองโรงพยาบาล ๑ หลัง อยู่บริเวณหน้าเรือนพักผู้ป่วย รวมเป็น ๕ หลัง เมื่อสร้างเสร็จแล้วก็ย้ายคนเจ็บไข้จากเรือนในน้ำมาอยู่ในที่นี้เมื่อ พ.ศ. ๒๔๕๒ ส่วนเรือนโรงของเก่าที่อยู่ในน้ำชายทะเลก็รื้อมาดัดแปลงเป็นเรือนให้คนเช่าพัก ตากอากาศบ้าง เป็นที่อยู่แพทย์ ผู้พยาบาล และ คนงานบ้าง เป็นโรงครัวบ้างจนหมดตัวไม้ที่รื้อมา และ หม่อมเจ้าหญิงไขศรี ปราโมช ณ อยุธยา ได้สร้างเรือนชายทะเลพร้อมทั้งศาลาท่าน้ำขึ้น ๑ หลัง เป็นการอุทิศกุศล เนื่องแต่การพระราชทานเพลิงศพหม่อมสาย ปราโมช ณ อยุธยา ซึ่งเป็นหม่อมมารดาของพระองค์ท่านเมื่อ พ.ศ. ๒๔๕๗ ใช้สำหรับรับรักษาผู้ป่วยพักฟื้น หรือ ผู้ป่วยเรื้อรัง
ค่าใช้จ่ายของโรงพยาบาล ทั้งเงินค่าก่อสร้าง ค่าซ่อมแซม และ ค่าใช้สอยประจำโรงพยาบาล คือ ค่าเวชภัณฑ์ ค่าครุภัณฑ์ ค่าอาหารเลี้ยงคนเจ็บไข้ ตลอดจนเงินเดือนแพทย์ และเจ้าหน้าที่อื่นๆ เป็นเงินส่วนพระองค์ทั้งสิ้น และได้พระราชทานตลอดมาทุกปี เป็นเงินประมาณราวปีละ ๑๕,๐๐๐ บาท ภายหลังได้เพิ่มเป็น ๒๐,๐๐๐ บาท ตลอดพระชนมายุ ต่อจากนั้น สมเด็จพระศรีนครินทราบรมราชชนนี พระราชทานเงินส่วนนี้เสมอมาทุกปี
