Początkowo na cele szpitala zaadoptowano istniejące budynki, jednak już w 1841 roku został wybudowany nowy, dwupiętrowy gmach w kształcie litery E według projektu Henryka Marconiego. Od strony ulic Książęcej i Smolnej wzniesiono murowany parkan. Kilka lat później, w 1865 roku, otwarto oddział chorób skórnych, a w 1870 roku Klinikę Chorób Skórnych i Wenerycznych Cesarskiego Uniwersytetu Warszawskiego. W 1907 roku szpital został przemianowany na szpital miejski.
W okresie międzywojennym szpital rozbudowano go o nowe oddziały – chorób wewnętrznych, gruźliczy, ginekologiczny, onkologiczny, wenerologiczny i skórny, które łącznie uzyskały 750 łóżek. Szpital był na tyle nowoczesny, że byli tu wysyłani na niektóre badania także chorzy z pobliskiego Instytutu Oftalmicznego. Pracowali tu wówczas wybitni lekarze z wieloletnim doświadczeniem jak np. profesor Wacław Lilpop, ordynator oddziału chirurgiczno-urologicznego, późniejszy założyciel Polskiego Towarzystwa Urologicznego. Jego oddział był sławny w całym kraju i choć mógł naraz pomieścić 100 pacjentów, to i tak nie był w stanie przyjąć wszystkich chętnych. Inną wybitną osobowością szpitala był profesor Mściwój Semerau-Siemianowski, ordynator oddziału chorób wewnętrznych, twórca przyszpitalnej kliniki badawczej, w której pracował nad zagadnieniami kardiologicznymi.
W 1939 roku, w czasie kampanii wrześniowej został zniszczony budynek izby przyjęć, ale pozostałe oddziały działały przyjmując rannych. Operacje odbywały się pod ciągłym ostrzałem artylerii, lotnictwa, pod bombardowaniem. Tych, którzy umierali chowano w szpitalnym ogrodzie. W pierwszej fazie okupacji szpital funkcjonował aż w 1941 roku, kiedy to niemieckie władze zajęły zabudowania z przeznaczeniem na niemiecki szpital wojskowy. Szpital św. Łazarza zajął obszerny gmach na Woli, przy rogu ulic Leszno i Karolkowej, który pozostał po przeniesionym do getta Zakładzie dla Dzieci i Starców Żydowskich.
W czasie powstania warszawskiego podzielił on los innych wolskich szpitali, dnia 5 sierpnia 1944 roku, w tak zwaną czarną sobotę, hitlerowcy zamordowali w szpitalu rannych i personel, w sumie ponad 1000 osób, a budynek został spalony.