1910년 9월 광주자혜의원으로 개원하여 전라남도지역의 의료업무를 수행하였다. 1925년 4월전라남도 도립 광주의원으로 개칭하였고, 1945년 12월광주의학전문학교가 개교되면서 광주의학전문학교부속병원으로 개편되었다.
그 뒤 1952년 4월 전남대학교가 설립됨과 동시에 전남대학교의과대학부속병원으로 개편되었다. 1982년의 경우 618명의 입원환자를 수용할 수 있는 11층 및 5층의 2개 병동과 5층건물의 교수연구동, 3층건물의 방사선 및 동위원소 특수검사 병동을 가지고 있었다.
1988년 3월 명칭을 전남대학교의과대학부속병원에서 전남대학교병원으로 변경하였고, 1993년 교육·연구·진료의 3대 목표의 실천으로 법인병원으로 개편되었다. 1997년 12월 31일 현재 921병상 규모이고, 교수직 161명, 전공의 406명, 간호직 119명, 약무직 36명 등 1,555명의 직원이 종사하고 있으며, 1997년 12월 현재 입원환자 319,682명, 외래환자 712,812명을 기록하고 있다.
목포성골롬반병원·동광주병원 등 10개의 모자결연병원과 광주병원·한국병원·광주현대병원 등 32개 병원과 자매결연을 맺고 있다. 현 학동 부지 내에 지하 3층, 지상 8층의 총 400여평 규모의 응급의료센터를 신축설계 중이다.
이 응급센터가 완성되면 지역 내 응급환자 진료·수술·입원시설이 해결될 것으로 전망된다. 한편 전라남도 화순군 일심리 160번지 일원에 10만평의 부지를 매입하고 1999년 3월 제2병원(화순 전남대학교병원) 착공을 개시하여 2004년 3월 공사를 완료하였다. 같은 해 4월 개원하여 공식적으로 진료를 시작하여 오늘에 이르고 있다.