L'esponenziale crescita demografica fatta registrare dalla città nella prima metà del XX secolo aveva portato il comune di Grosseto ad avvertire la necessità di trasferire l'ospedale in una nuova e funzionale sede al di fuori del centro storico, in una zona di espansione urbana individuata a nord-est oltre il canale diversivo, lungo l'allora via Rosellana che conduceva alla strada per Siena. Negli anni cinquanta si costituì il "Consorzio per la costruzione del nuovo ospedale", al quale aderirono le amministrazioni comunale, provinciale e ospedaliera, raccogliendo ingenti fondi per l'avvio dei lavori. Nel 1959 il consorzio poteva contare di un finanziamento di lire, grazie anche al contributo del Monte dei Paschi e ad una significativa donazione di 400 milioni di lire da parte dell'industriale Ferdinando Innocenti, molto legato alla città. Il 22 maggio di quell'anno, il presidente del consorzio Ardito Bocelli incaricò gli ingegneri Mario Luzzetti e Umberto Tombari di redigere il progetto del nuovo ospedale, che fu presentato e approvato l'anno successivo. La prima pietra fu posta il 17 novembre 1964, alla presenza del ministro della sanità Luigi Mariotti, del sindaco Renato Pollini, del presidente della provincia Mario Ferri, del vescovo Primo Gasbarri e del presidente del consorzio Gino Marri. La costruzione fu terminata dieci anni dopo, nel 1974.