โรงพยาบาลเฉลิมพระเกียรติ สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารี ระยอง เดิมชื่อ “โรงพยาบาลมาบตาพุด” ซึ่งเป็นโรงพยาบาลชุมชน มีเนื้องที่ประมาณ 7 ไร่ โดยได้เริ่มก่อสร้างอาคารเมื่องปี 2540 และเปิดบริการเฉพาะผู้ป่วยนอก เมื่อวันที่ 2 มกราคม 2541 และต่อมาเมื่อวันที่ 1 พฤษภาคม 2542 จึงได้เริ่มเปิดให้บริการผู้ป่วยใน ด้วยขนาด 30 เตียง (เตียงรวม 24 เตียง พิเศษ 6 เตียง) โดยมีนายแพทย์สุรทิน มาลีหวล เป็นผู้อำนวยการคนแรก
ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมา มีการขยายตัวของนิคมอุตสาหกรรมอย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง เกิดอุบัติเหตุอุบัติภัยสารเคมีบ่อยครั้ง รวมทั้งปัญหามลพิษทางอากาศ ส่งผลให้ประชาชนได้รับผลกระทบด้านสุขภาพ เมื่อปี 2553 เปิดศูนย์อาชีวเวชศาสตร์และเวชศาสตร์สิ่งแวดล้อม ให้บริการอาชีวเวชศาสตร์ทั้งระบบ และเป็นเครือข่ายครอบคลุมแผนกผู้ป่วยนอก ผู้ป่วยในและในชุมชน เพื่อรองรับปัญหาสุขภาพของประชาชน อันเกิดจากมลพิษและการประกอบอาชีพของพนักงานในเขตนิคมอุตสาหกรรมและพื้นที่ใกล้เคียง
จากสภาพปัญหาดังกล่าว เป็นผลให้คณะรัฐมนตรีมีมติเห็นชอบให้ขยายโรงพยาบาลมาบตาพุดเป็นโรงพยาบาลอาชีวอนามัยขนาด 200 เตียง เพื่อเป็นการแก้ไขปัญหาด้านสุขภาพของประชาชนในพื้นที่อย่างเร่งด่วน โดยในวันที่ 18 สิงหาคม 2558 โรงพยาบาลมาบตาพุดได้ย้ายไปยังที่ทำการแห่งใหม่ ติดถนนสุขุมวิท ตั้งอยู่ ณ เลขที่ 111 ถนนสุขุมวิท ตำบลห้วยโป่ง อำเภอเมือง จังหวัดระยอง มีพื้นที่ทั้งหมด 30 ไร่ รายรอบด้วยนิคมอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ 5 นิคม ซึ่งประกอบด้วยโรงงานกว่า 1,500แห่ง ในจำนวนนี้เป็นโรงงานขนาดใหญ่ 140 แห่ง ส่วนใหญ่เป็นอุตสาหกรรมหนักประเภทสารเคมี,ปิโตรเคมี อยู่ห่างจากนิคมอุตสาหกรรมประมาณ 5 กิโลเมตร และอยู่ห่างจากตัวเมือง 15 กม. พร้อมทั้งได้ยกระดับเป็นโรงพยาบาลทั่วไปขนาดเล็ก(M1)
วันที่ 20 ตุลาคม 2557 โรงพยาบาลมาบตาพุดได้รับพระมหากรุณาธิคุณจากสมเด็จพระเทพพระรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี พระราชทานนามโรงพยาบาลมาบตาพุดแห่งใหม่ว่า “โรงพยาบาลเฉลิมพระเกียรติ สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารี ระยอง” โดยได้เสด็จพระราชดำเนินทรงเปิดแพรคลุมป้ายเมื่อวันที่ 6 สิงหาคม 2558
ปัจจุบัน โรงพยาบาลเฉลิมพระเกียรติ สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารี ระยอง ภายใต้การนำของนายแพทย์สุกิจ บรรจงกิจ ผู้อำนวยการโรงพยาบาลคนปัจจุบัน ได้รับผิดชอบพื้นที่ 38 ชุมชน ดูแลประชากร 264,124 คน เปิดบริการ 162 เตียง ตั้งอยู่ในพื้นที่การประกาศเขตควบคุมมลพิษที่มีการขยายตัวเป็นเมืองอุตสาหกรรมอย่างรวดเร็ว ซึ่งโรงพยาบาลฯได้พัฒนาและเพิ่มศักยภาพการให้บริการอย่างต่อเนื่อง เพื่อรองรับการพัฒนาตามยุทธศาสตร์ด้านสาธารณสุขและโครงการระเบียงเขตเศรษฐกิจภาคตะวันออก (EEC) ของประเทศ
