Создана согласно решению Президиума Верховного Совета РСФСР по Тамбовской области от 11 декабря 1939 г. Первоначально была рассчитана на 90 пациентов преимущественно с тяжёлыми инфекционными патологиями. Больница была первым медицинским учреждением в области, где для лечения детей стали применять новые лекарственные препараты: сульфаниламиды и пенициллин. Первый главный врач − педиатр Е. П. Зороастрова. За последние десятилетия в больнице произошли существенные изменения. Открыты: отделение реанимации и интенсивной терапии новорожденных (недоношенных) 73 детей; отделение функциональной диагностики; центр помощи детям с гастроэнтерологической патологией; эндоскопический кабинет; круглосуточный детский травмпункт; отделение ультразвуковой диагностики. Сформированы и оснащены оборудованием педиатрическая и неонатальная выездные бригады. На базе поликлиники действуют: кабинет медико-генетического консультирования и медико-генетическая лаборатория; школы сахарного диабета и бронхиальной астмы; введены консультативные приёмы врачей: эпилептолога, эндокринолога, аллергологаиммунолога. В составе больницы функционируют 9 клинических, 5 общебольничных лечебных и 4 диагностических отделения. В круглосуточном режиме работают приёмное отделение и детский травматологический центр первого уровня. В январе 2018 г. принял первых пациентов перинатальный центр, который стал базой, где применяются новые направления в развитии родовспоможения. Главный врач областной детской больницы − кандидат медицинских наук В. Г. Виницкий.