Aktivister säger att 35 regeringsvänliga soldater dödades och att några läkare togs som gisslan. Mer än 20 IS-stridande rapporterades också ha dödats.
Anfallet var centrerat på al-Assad sjukhus, väster om staden.
Regeringens styrkor återtog sjukhuset efter flera timmar, enligt rapporter, men gisslans öde är oklart.
BBC Arab Affairs Editor Sebastian Usher säger att den senaste offensiven visar att IS, trots den senaste tidens bakslag, fortfarande kan hota betydande statligt territorium.
IS kontrollerar mer än hälften av Deir al-Zour och försöker fånga hela staden.
Gruppen har i två år belägrat områden som tillhör regeringen där och fångat omkring 200 000 civila.
IS Amaq nyhetsbyrå sade att dess fighters hade genomfört en "stor offensiv" i Deir al-Zour tidigt på lördag, stormar sjukhuset och skär rutten mellan en syrisk armébas och stadens flygplats.
Den sade att den också hade tagit över en brandstation, universitetsboende, spannmål silos och territorium nära al-Tayyam oljefält.
En brittisk oppositions nyhetstjänst, Syrian Observatory for Human Rights, säger att regeringsstyrkor återtog sjukhuset efter flera timmars våldsamma strider.
Deir al-Zour ligger i ett oljerikt område och på en viktig leveransväg till IS fäste Raqqa.
Militanter från den islamiska statsgruppen (IS) har kort passerat ett sjukhuskomplex i den östra syriska staden Deir al-Zour, rapporterar.