中共中央进驻延安后，医疗卫生工作由中央军委卫生部统管。1938年中共中央成立了中央卫生处，负责中央机关医疗保健工作，下设医政科、保健科、药材科，设立了中央医院、中央直属门诊部及各机关卫生科和医务所。
中央卫生处既是卫生行政领导部门，也是医药卫生技术指导机构。其工作方针是“预防第一，减少疾病，掌握医疗技术，减少死亡，以增强生产中的劳动力”。主要任务是搞好卫生宣传、卫生防疫、环境卫生及群众卫生工作，深入基层开展疾病调查和预防控制各种传染病的发生和流行。1945年10月，中央卫生处合并于中央军委卫生部。
中央医院属中央卫生处领导，主要为中央机关干部职工服务，位于城北约5公里处的李家坬。1939年9月6日开始工作，收治病人，其后又经过充分的筹备，于11月7日正式开诊。院长由中央卫生处长傅连暲兼任，石昌杰任副院长，魏一斋为医务主任。第二年何穆任院长，孙力余任党总支书记。1943年傅连暲任院长。
初建时，医院仅有12孔窑洞，医疗员6人，护理员16人，仅能容纳三四十名病人。以后靠自力更生培养干部及吸收外来医生，他们大多是来自东北、华北等地的知识青年。到1943年，逐渐扩充为170张床位，全院的医生护士共100余人。设置了内、外、妇、儿、结核和传染等科，产科是该院主要部分，平时可容纳产妇25人。科室建设有X光室、药剂室、手术室、化验室、药房，有窑洞48孔，房16间。
党中央和毛泽东非常关心医护人员的思想情况，1942年前后，当毛主席听到了有关护士思想问题的一些反映时，曾先后两次为护士题词：“尊重护士，爱护护士”、“护士工作有很大政治的重要性”。特别是经过整风运动，医护人员的思想觉悟和医疗质量大大提高。1943年住院病人死亡率降到2.9%，妇产科无一例死亡，小儿支气管肺炎病死亡率降到5%，老人大叶性肺炎病死亡率下降到3.9%。此外，医院和门诊部还经常组织医疗队下乡，到安塞、裴庄等地为群众防病治病，并在庙会上进行卫生宣传等，为改变延安的卫生面貌起了积极作用。中央医院还培养了从各个解放区来院进修或实习的医务人员。从1939年到1945年，共有实习医生115人，同时，还培养了检验员23人，药剂人员25人。经过培养训练的人员有许多后来都成了卫生战线的领导骨干。据统计，从建院到1945年共收治伤病员12677人。为救治干部群众，为保护中央领导同志健康作出了很大贡献。
抗战胜利后，1945年10月，魏一斋任院长，白耀明任副院长，刘维任总支书记。1946年，为适应解放战争的需要，将中央医院改为第一后方医院，以国际和平总院名义继续加强对外联络。1947年初，改为陕甘宁晋绥联防军卫生部第一后方医院。李炳之任院长兼政委，袁开伦为副政委，周泽昭任医务主任兼外科主任，潘念慈任院部办公室主任，马相任总支书记，赵艾和孙大庆负责总务工作。此时，医院的任务是：收治重伤病员和团以上干部的伤病员。为了有利于为战争服务和收治伤病员方便起见将医院分成四个所。
第一后方医院组建后，于1947年3月17日撤离延安，随野战军转战陕北。1949年随中央进入北平，即现在的北京医院。
在成立中央医院的同时，于1939年5月八路军军医院也在延安建立，当初院址在拐峁镇，只有床位100张，医生8人，护士30余人。院长苏井观。院内设内科、外科、五官科、妇产科。在设备方面，仅有不甚完备的外科器械一套、化验室和印度国民大会捐助的X光机，以及从红军时代遗留下来的一架显微镜。八路军军医院的性质是单纯的治疗，不是长期修养。1939年11月间，伟大的国际主义战士白求恩同志在晋察冀因公殉职，在朱德、彭德怀的建议下，为纪念这位国际友人，1939年12月1日，将八路军军医院改为白求恩国际和平医院，这时不但修筑了富有现代化气息的病室，病床也由100张增加到1500张，同时采取分科制度，从各个部队中抽调各科的专家充任各科的主任，使得在医疗工作上更加加强与提高。在设备上，除了前身八路军军医院的所有设备外，还使化验室的各种器械更加充实。八路军军医院及白求恩国际和平医院，在卫生宣传、疾病预防、救治病人等方面发挥了极其重要的作用。