1935년 당시 서울시 중구 저동(현재 가톨릭회관 위치)에 천주교 서울대교구 유지재단에서 설립한 성모병원을 모체로 하고 있으며, 가톨릭 의과대학과 간호대학, 산하 각 연구소 및 부속병원의 총괄기구로서 1962년 6월에 발족하였다.
1998년 말 현재 가톨릭대학교 의과대학과 간호대학, 대학원, 산업보건대학원 및 의료행정대학원 등 의학 분야 교육 및 연구기관을 관장하며, 산하에 9개의 기초 및 임상의학연구를 위한 첨단 연구소와 총 병상 4,800여 병상의 8개 부속병원을 두고 있다. 2,000여 명의 의사를 비롯해 간호사·약사 등 전문직과 기능직, 일반직 등 7,500여 명의 교직원이 몸담고 있다.
가톨릭정신에 입각, 국민보건과 의료향상을 위한 교육·연구 및 진료사업을 영위하는 한편 국가와 사회가 요구하는 기초의학과 의료기술 및 가톨릭정신에 입각한 인간애를 지닌 훌륭한 의료인 양성을 통해 우리나라 의학발전에 공헌하며, 한국천주교회의 의료보건사업에 협조함을 목적으로 설립되었다. 그 모체인 성모병원은 1935년 개원 이래 우리나라 의학사에 길이 남을 훌륭한 업적들로 의학발전에 공헌하여왔다.
특히 1969년 국내 최초의 신장이식을 성공하여 현재 1,200례를 돌파하였으며, 1983년 국내 최초의 형제간 동종골수이식 성공 이래 골수이식 800례의 국내 최대 성과 달성 및 82%를 웃도는 세계 최고 수준의 완치율을 보이고 있다. 이외에도 우리나라에서는 최초로 컴퓨터 온라인 건강진단 시스템을 구축하여 질병예방을 선도하여 왔으며, 국내 최초의 호스피스 병동 운영, 동양 최대 규모의 무균병상 운영 등 수많은 기록들로 우리나라 의학발전에 공헌하여 오고 있다.
뿐만 아니라 1982년 11월 간염연구소가 세계보건기구(WHO) 협력센터로 지정된 데 이어 1995년 10월에는 간호대학 호스피스교육연구소가 세계보건기구 협력센터로 지정되기도 하였다. 아울러 가톨릭의료기관으로의 특성을 살려 1967년에 설립한 안(眼)은행을 통해 1998년 말 현재 3,000여 명에게 각막이식 수술을 시행하여 광명을 찾아 주었으며, 현재 8,500여 명이 헌안등록자로 등록되어 있어 이 분야에서도 국내 최대 업적을 쌓고 있다.
또한 자연가족계획방법의 보급을 목적으로 1975년 가족계획크리닉을 설치, 자연가족계획 지도원의 위탁교육 및 가족계획 지도를 통해 인간생명의 존엄성 수호에 노력해 오고 있으며, 가톨릭중앙의료원의 중요 사업의 하나인 자선활동 및 사회사업은 1964년 5월 자선진료소 개설 이래 지속적인 자선활동 및 사회사업활동을 통해 현재까지 16만여 명의 불우한 환자들을 돌보아 주었다.
교육면에서는 1957년부터 인턴·레지던트 수련병원으로 인가된 이후 의료원 산하 각 병원에서 인턴과정 3,297명, 레지던트과정 2,929명을 배출하였으며, 이 밖에도 세계화의 흐름속에서 경쟁력을 갖춘 우수한 의료인 양성을 위해 지속적인 국제간 학술 교류 및 연구교류를 펼치고 있다.
가톨릭정신을 바탕으로 한 지속적인 교육·연구·진료사업을 통해 치유자 예수 그리스도의 재현이라는 이념 실현과 21세기 초일류 의료원으로의 도약이라는 비전 달성을 위하여 끊임없는 노력을 경주하고 있다.