Το 1874 ιδρύθηκε στο Βόλο η Φιλελεήμων αδελφότητα ή αδελφάτο, με στόχο την ίδρυση ενός νοσοκομείου. Στα τέλη του 1884 ο δήμαρχος Ιωάννης Καρτάλης πρότεινε να αναγραφεί στον προϋπολογισμό του επόμενου έτους το ποσό των 10.000 δρχ για την ανέγερση νοσοκομείου σε οικόπεδο του δήμου, καθώς ο πληθυσμός του Βόλου συνεχώς αυξάνονταν και η δημιουργία ενός πολιτικού νοσοκομείου αποτελούσε πλέον επιτακτική ανάγκη. Η πρόταση του δημοτικού συμβουλίου για την ανέγερση πολιτικού νοσοκομείου έγινε τελικά δεκτή από τη βουλή και έτσι στις 19 Μαίου του 1885 εκδόθηκε βασιλικό διάταγμα, με το οποίο αποφασίστηκε η μετατροπή του κανονισμού του αδελφάτου. Το αδελφάτο στο εξής ανέλαβε μια σειρά από αρμοδιότητες, όπως την αναζήτηση κτιρίου όπου θα στέγαζε το νοσοκομείο, την εύρεση του απαραίτητου εξοπλισμού για το νοσοκομείο, το διορισμό προσωπικού, καθώς και τη μέριμνα για την οργάνωση, τη συντήρηση, την επέκταση και την ορθή λειτουργία του νοσοκομείου.
Στις 15 Οκτωβρίου του 1900, με τη χορηγία των ευπατρίδων Κων/νου και Νικολάου Αχιλλοπούλου, στη μνήμη του πατέρα τους Ευάγγελου από την Τσαγκαράδα και άλλων εύπορων δημοτών, θεμελιώθηκε το πρώτο νοσοκομείο σε οικόπεδο που επιλέχθηκε στη τοποθεσία του Αναύρου. Τη μεγάλη αυτή δωρεά των αδερφών Αχιλλοπούλου αποδέχθηκε με ευγνωμοσύνη το διοικητικό συμβούλιο της αδελφότητας και εξέδωσε ψήφισμα, σύμφωνα με το οποίο το νοσοκομείο θα είχε την επωνυμία Αχιλλοπούλειο.
Το κτίριο άρχισε να κατασκευάζεται το 1900 σε σχέδια του βολιώτη αρχιτέκτονα Κώστα Αργύρη, στη σημερινή του θέση, με πρόσοψη προς τη θάλασσα, αλλά και προς την οδό Πολυμέρη. Το 1903 πραγματοποιήθηκαν τα εγκαίνια του Αχιλλοπούλειου Νοσοκομείου Βόλου, χωρητικότητας 28 κρεβατιών. Ήταν το δεύτερο μεγαλύτερο νοσοκομείο της χώρας μετά τον Ευαγγελισμό των Αθηνών.
Παρά το μεγάλο αριθμό των δωρεών, το νοσοκομείο συντηρούνταν κυρίως από ετήσιες χορηγίες του δήμου Παγασών, έτσι μετετράπη σε δημοτικό ίδρυμα το 1908.
Στα μέσα της δεκαετίας του ’50, με βασιλικό διάταγμα της 28ης Απριλίου, καταργείται η Φιλελεήμων αδελφότητα και το ίδρυμα γίνεται κρατικό, ανήκοντας πλέον στο υπουργείο κοινωνικής πρόνοιας και υγείας.
Το 2007 εγκαινιάστηκε η νέα του πτέρυγα, συνολικού εμβαδού 33500 τ.μ.