Sau đó, trên nền đất rộng khoảng năm ha dọc sông Bến Nghé (nay là kinh Tàu Hũ) này, chính quyền thực dân Pháp và các nhà hảo tâm vùng Sài Gòn-Chợ Lớn cho xây một bệnh viện dành cho người Việt với hai chuyên khoa chính là điều trị bệnh phong và bệnh tâm thần, được hoàn thành vào năm 1864. Kể từ ngày đó, bệnh viện này đã đi vào tiềm thức người dân Sài Gòn-Chợ Lớn với cái tên dân dã là 'Nhà thương điên Chợ Quán'. Từ năm 1875, bệnh viện điều trị thêm bệnh hoa liễu và cho các tù nhân bị bệnh. Những năm cuối thập niên 20 của thế kỷ trước, nhiều cuộc đấu tranh chống thực dân Pháp của các chiến sĩ cách mạng và đồng bào yêu nước nổ ra liên tục tại Sài Gòn-Chợ Lớn. Giặc Pháp đã đàn áp dã man các cuộc đấu tranh này, bắt bớ, giam cầm rất nhiều chiến sĩ cách mạng, tra tấn dã man đến thành thương tật. Sau đó, chúng đưa tù nhân vào điều trị tại Bệnh viện Chợ Quán để tiếp tục khai thác các bí mật cách mạng. Khu nhà lưu trú cho người bệnh tâm thần đã biến thành nơi giam giữ tù nhân cách mạng 'vừa điều trị, vừa tra tấn', không chỉ ở vùng Sài Gòn-Chợ Lớn mà còn cả các vùng lân cận. Chính tại khu trại giam Bệnh viện Chợ Quán này, tháng 8-1931, Tổng Bí thư đầu tiên của Ðảng Cộng sản Ðông Dương (nay là Ðảng Cộng sản Việt Nam) đã bị mật thám Pháp chuyển đến để điều trị bệnh, trên áo vẫn mang số tù 518431. Ngày đầu bị giam cầm, giặc Pháp để đồng chí Trần Phú trong phòng giam tập thể khoảng 20 người. Các đồng chí cách mạng trong trại giam đã liên lạc với một số y, bác sĩ có cảm tình với cách mạng, dành cho đồng chí sự chăm sóc đặc biệt với chế độ thuốc men tốt nhất. Biết mình lâm bạo bệnh khó qua khỏi, đồng chí Trần Phú đã yêu cầu chuyển số thuốc điều trị cho mình đến các đồng chí khác. Ðến ngày giam giữ thứ ba, chúng chuyển đồng chí sang khu cách ly vì thấy tù nhân có triệu chứng lao nặng. Ðến ngày thứ chín kể từ khi đồng chí Trần Phú bị chuyển về đây (ngày 5-9-1931), bệnh của đồng chí Trần Phú trở nên nguy kịch. Ðến 5 giờ chiều ngày hôm sau (Chủ nhật 6-9-1931), đồng chí Trần Phú đã trút hơi thở cuối cùng trước khi gửi lời nhắn nhủ đến các đồng chí bạn tù 'Hãy giữ vững ý chí chiến đấu'. Các đồng chí bạn tù đã làm lễ truy điệu đồng chí Trần Phú trong một phòng cá nhân tại bệnh viện. Toàn thể tù chính trị đã đứng dọc hành lang bệnh viện để tiễn đưa người Tổng Bí thư đầu tiên của Ðảng. Khu trại giam này còn giam giữ nhiều đồng chí khác như: Hà Huy Tập, Trần Não, Trần Bạch Ðằng, Nguyễn Văn Trỗi và nhiều chiến sĩ cách mạng ưu tú khác trong suốt hai cuộc kháng chiến thần thánh của dân tộc ta.
Về chuyên môn, năm 1901, lớp nam y tá đầu tiên đã được đào tạo tại đây. Năm 1904-1907, bệnh viện trở thành Trung tâm huấn luyện y khoa. Sau khi Trường y khoa Ðông Dương được thành lập năm 1908 tại Hà Nội, Bệnh viện Chợ Quán là bệnh viện chuyên khoa bệnh truyền nhiễm, phong và tâm thần. Giai đoạn năm 1954-1957, bệnh viện do quân đội sử dụng, đổi tên thành Viện bài lao Ngô Quyền. Ðến cuối năm 1957, bệnh viện lấy lại tên cũ là Bệnh viện Chợ Quán và tiếp nhận sinh viên thực tập chuyên khoa tâm thần. Năm 1972, khu nhà chính sáu tầng của bệnh viện được khởi công xây mới trên diện tích hơn 12 nghìn m2 với sự trợ giúp của Hàn Quốc. Bệnh viện mới được khánh thành vào ngày 2-3-1974 mang tên Trung tâm y khoa Hàn-Việt có quy mô 550 giường bệnh cùng các chuyên khoa: truyền nhiễm, tâm thần, phong, nội, ngoại, nhi, khu phẫu thuật bốn phòng với trang thiết bị hiện đại và các khoa cận lâm sàng dược. Ðây được coi là bệnh viện hiện đại nhất ở nước ta lúc bấy giờ. Ngày 4-8-1979, Bệnh viện Chợ Quán được Bộ Y tế giao trách nhiệm là bệnh viện chuyên khoa về truyền nhiễm; phụ trách điều trị, phòng chống dịch; huấn luyện đào tạo chuyên khoa cho TP Hồ Chí Minh và các tỉnh phía nam. Tháng 5-1989, bệnh viện đổi tên thành Trung tâm bệnh nhiệt đới trực thuộc Sở Y tế và từ tháng 8-2002 đổi tên thành Bệnh viện Bệnh nhiệt đới cho đến ngày nay. Ngày 16-11-1988, theo quyết định số 1288 VH/QÐ của Bộ Văn hóa, Khu trại giam Bệnh viện Chợ Quán đã được công nhận là Di tích lịch sử cấp quốc gia.
