Nato come ospedale dipendente dall'ASL 8 di Cagliari, l'"Antonio Cao", intitolato all'omonimo pediatra e genetista sardo e strettamente specializzato in ambito pediatrico, è un solido punto di riferimento sia regionale, per la ricerca nelle patologie correlate alla talassemia, che europeo, per la ricerca nelle patologie rare. Il 1º luglio 2015 il presidio è stato accorpato all'Azienda Ospedaliera Autonoma "G. Brotzu".