醫院前身系1939年創建于革命圣地延安的中央醫院，后幾經改制，1959年9月經西安市人民政府批準，更名為西安市兒童醫院。2013年加入北京兒童醫院集團，先后與美國洛杉磯兒童醫院和以色列施耐德兒童醫學中心結為友好協作醫院。

醫院現有職工2226名，其中高級專業技術人員291名，具有博士學位者21名、碩士學位者356名、碩士生導師28名、特聘博士生導師2名。有中國醫院協會兒童醫院管理分會副主委、中華醫學會兒科分會、小兒外科分會等學會委員及專業組成員166人，是陜西省醫師協會副會長單位、西安市醫學會兒科分會和小兒外科分會主委單位、陜西省醫學會兒科分會候任主委單位、國家和陜西省“綜合醫院中醫藥工作示范單位”。中西醫結合科是國家中醫藥管理局“十二五”重點培育專科及陜西省重點中醫專科，兒內科是陜西省優勢學科，泌尿外科是陜西省特色專科，新生兒科獲批陜西省臨床重點專科培育項目。兒科、小兒心臟病科、小兒消化科、小兒傳染病科、新生兒科、兒童保健科、小兒泌尿外科為西安市重點專科。小兒重癥醫學科、小兒呼吸科、小兒腎病科、小兒麻醉科、兒童行為發育專業為西安市優勢專科，小兒神經內科和小兒內分泌科為西安市培育專科。

醫院被確定為陜西省兒科疾病研究所、陜西省兒童疾病臨床研究中心、陜西省兒科疾病診療轉化醫學工程研究中心。為國家住院醫師規范化培訓基地、國家專科醫師規范化培訓試點基地、全國綜合醫院中醫示范單位、陜西省中醫住院醫師規范化培訓基地協同單位、西安醫學院兒科學系及研究生聯合培養基地、重慶醫科大學研究生聯合培養基地、陜西中醫藥大學研究生聯合培養基地、西安交通大學康復科學與技術教學實習基地、佳木斯大學康復醫學院教學實習基地、美國兒科中國教育基地以及美國AHA認證培訓基地、陜西省兒科醫師進修教育培訓基地、陜西省兒科醫師轉崗培訓基地、陜西省縣級醫療機構醫療技術人員培訓基地、陜西省貧困地區兒童醫療保健人員培訓基地。并附設有陜西省兒童疑難危重癥多學科會診中心、陜西省手足口病救治中心、陜西省兒童哮喘防治中心、西安市殘疾兒康復中心、陜西省孤獨癥兒童搶救性康復項目定點機構和西安市孤獨癥兒童搶救性康復項目定點機構。

醫院不斷加大資金投入，引進和更新了一大批大中型設備，如3.0T、1.5T核磁共振、64排螺旋CT機、數字減影與心血管造影綜合介入治療系統、體外循環機、數字攝像系統（DR）、數字胃腸造影機、四維高端彩色多普勒超聲診斷儀、電子胃腸鏡、支氣管鏡、腹腔鏡、尿動力學分析儀、血液透析過濾機、連續性血液凈化裝置、流式細胞儀、串聯質譜儀、基因分析儀、移動C型臂、皮膚激光治療儀、早產兒視網膜診斷儀、高端多功能麻醉工作站等。

醫院積極發揮區域引領作用，2015年成為陜西省兒童醫療聯合體主體單位，成員單位55家，2018年牽頭組建“西北兒科聯盟”，成員單位68家，區域影響力不斷擴大。

醫院先后被評為西安市先進集體、陜西省先進集體、陜西省文明單位標兵、陜西省先進基層黨組織、全省衛生系統“白求恩精神獎先進集體”、“巾幗文明崗”、全國文明單位、“群眾滿意的醫療機構”等。近年來，在市委、市政府的大力支持下，醫院就醫環境不斷改善，門診醫技綜合樓、感染病房樓已相繼投入使用。全院職工秉承“厚德 至善 精業 進取”的院訓，不斷提高醫療質量和服務水平，努力創建國家區域性兒童醫療中心，力爭打造成全國一流兒童醫院。