衛生福利部桃園醫院，創立於民國68年12月15日，原名台灣省立桃園醫院，隸屬於台灣省政府衛生處，位於桃園縣縱貫路之中心點—內壢，開辦初期，僅有一幢七層綜合醫療大樓，病床200床，由於醫療業務發展迅速，開辦一年即一床難求而擴張至284床。民國70年增建急診大樓，民國73年擴建後棟大樓銜接，病床增加至500床。由於本院高水準的醫療、教學及研究，求診民眾及前來學習之醫生、醫學生、醫事人員不斷地增加，原有場所仍不敷使用，於民國77年向前台灣省立桃園療養院借用病房一幢，擴編為600床。
民國76年5月前台灣省政府邱主席創煥巡視本院及毗鄰之台灣省勞工處北區職訓中心時指示，將該中心現址及其後方魚池等共9575.06坪土地，全部撥交本院作為擴建之用，本院另購土地協助該中心遷建。工程於民國79年規劃，第一期醫療大樓工程於82年5月開工，88年7月搬遷啟用。門急診新建工程於95年10月完成啟用使桃園醫院成為現代化且空間完整之醫院。民國88年7月配合精省政策，改隸行政院衛生署，病床擴充至目前862床，現有員工總人數1,085人。
鑑於桃園縣幅員遼闊，工商快速發展，人口亦正成長，民國80年前台灣省議會決議將本院與交換土地之購地賸餘款作為籌設分院，84年選定醫療資源貧瘠之新屋鄉，該鄉無償捐贈土地，經奉核定病床300床，於87年12月發包，92年7月蒙 陳總統 水扁先生、呂副總統 秀蓮女士聯袂蒞臨主持開幕，目前除門診、急診服務外，另設病床125床(含加護病床4床)。
本院成立之始，即與國立台灣大學醫學院建立實質的雙向建教合作及首創突破性之醫師與教師雙聘制度，得以羅致優秀醫護人員，亦獲前台灣省政府廳處鼎力支持與地方人士推崇，使得本院醫療設備趨於完善，復以全體同仁精誠團結，本著「先病人之憂而憂，後病人之樂而樂」，創業精神，提供卓越服務，民國70年獲教育部及衛生署評鑑「二級教學醫院」；民國72年及74年均獲評「準一級教學醫院」；民國77年獲評「準醫學中心」；民國80年評定晉升為「醫學中心」，成為省市立醫院中唯一的醫學中心，再創殊榮；83年及86年分別度獲評「準醫學中心」，惟89年醫院評鑑，因未設精神科等因素，而獲評鑑為「區域乙級教學醫院」；93年醫院評鑑亦獲評鑑為「區域乙類教學醫院」。96年在陳文鍾院長領導下，積極充實醫療團隊提升醫療品質、教學及研究，於96年通過新制醫院評鑑優等；再於97年通過新制教學醫院評鑑優等，成為署立醫院第一家獲得此殊榮之醫院。而且在經營管理上桃園醫院之績效也在97年達到高峰，獨占署立醫院之鰲頭。且在98年通過多項國家品質標章認證，以及通過「98年人體試驗/研究倫理委員會」訪查，成為衛生署所屬醫院首家通過之綜合醫院。
98年12月徐永年院長到任之後，除了持續強化急重症醫療及完整的醫療團隊外，為落實以「病人為中心」的理念，積極推動整合性之醫療照護，包括「全人整合醫療照護、糖尿病照護、癌症整合性醫療照護、中期照護計畫與護理之家長期照護整合、整合性氣喘照護、整合性糖尿病照護、肝病病患整合照護、兒童發展聯合評估及愛滋病照護..」等。站在病人及病人家屬的立場設想，以病人為中心，視醫療需求不同，共同合作一起討論，做到滿足病人需求，增加家屬參與，加強醫病關係，期能提升服務品質，成為民眾信賴的醫院。
99年度更在徐院長領導下，本院社區團隊-"樂活健康 全方位社區醫療服務"及輔具中心-"心中有愛 環境無礙 全方位輔具服務"通過生策會國家品質標章醫療院所類認証，100年8月亦通過國健局「癌症作業品質認證」認證，使本院服務品質更獲肯定。