上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心由上海市人民政府与世界健康基金会于上世纪九十年代立项建设，1998年正式建成对外开放。时任国家主席江泽民为医院题写院名，时任美国总统夫人希拉里•克林顿女士为医院开张剪彩。医院是国家首批“211工程”、“985工程”及“双一流”儿科重点建设学科，2017年医院获批成为国家儿童医学中心。
医院拥有31个临床科室，规划床位规模1500张，实际开放788张，是我国儿童先心病、血液/肿瘤和发育行为儿科领域最高水平的中心之一，拥有6个国家重点学科、国家临床重点专科，设有国家卫健委儿童血液肿瘤重点实验室、上海市临床分子诊断重点实验室、上海市罕见病临床研究中心、上海市小儿心血管病研究所等一批省部级重点实验室、研究所及上海交通大学儿童医学中心儿科临床医学院。同时，医院与十多个国家的三十多个国际顶尖医疗机构建立了姐妹合作关系，分别组建了8个国际联合实验室/中心/基地。2010年成为国内首家通过JCI国际医院认证的儿童专科医院；2018年问鼎上海市政府质量金奖；先后以第一单位（或第一合作单位）获得国家科技进步奖8项（占全国儿童医院获奖总数一半以上）；于2017年起蝉联全国文明单位称号。
近年来医院医教研等各项事业取得了飞速发展，主要有：
1.打造国家级儿童疑难危重症诊治中心。医院住院患者覆盖全国极大部分省市，市外就诊患者占70%以上，疾病难度指数（CMI）连续多年位列上海市三级甲等医院前列，在2019年国家卫健委绩效“国考”中综合得分位列全国儿童专科医院第一，CMI指数荣登榜首。
2.构建我国儿童重大疾病登记与监测平台。医院搭建了五大重大疾病登记系统，尤其是儿童白血病登记管理系统已经上升为国家卫健委儿童重大疾病登记监测中心，目前覆盖全国31个省市、自治区（建设兵团），511家医院，登记在册病例信息近5万例，自2020年起发布《中国儿童白血病年报》。
3.推动科技创新与成果转化。近五年累计获得国家自然科学基金125项，项目数位列全国儿童专科医院第一，先后以第一作者/通讯作者单位在Lancet、NatureMedicine、JAMAOncology、NatureCommunication、NatureGenetic等国际高水平期刊发表大于10分论著18篇，以CAR-T细胞治疗等为代表的若干科技成果实现技术转让。
4.牵头国内专科联盟和医联体建设。医院先后组建上海东部儿科医疗联合体覆盖上海市85家区域医院、跨省医疗联合体55家，组建国家儿童医学中心专科联盟5个专业，全面托管福建省儿童医院和三亚妇儿医院，合作共建国家区域医疗中心。
5.践行国家“一带一路”倡议。医院分别与美国、法国、以色列、瑞典、日本、新加坡等签订合作共建协议，成立7个联合实验室、中心。与此同时，医院践行“一带一路”倡议，分别支持与帮助阿富汗、南非、孟加拉、塞尔维亚、老挝等儿科专业建设和慈善帮扶。
2020年12月31日，国家儿童医学中心张江院区破土动工。张江新院区将瞄准国际发展前沿，与比邻的复旦大学附属肿瘤医院、上海质子重离子医院等高水平医院一起构建全生命周期、全现代医疗技术、面向国内外的一流肿瘤诊治高地，将打造成为“上海版MDANDERSON”。与此同时，也将与现有的儿中心陆家嘴院区实行一体化联动发展，立足上海、服务全国、面向世界，打造最具品质的儿科、最有温度的医院、最富贡献的国家儿童医学中心。