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Le roi Charles III est celui qui décide de la construction de cet édifice. Il était destiné aux ouvriers qui intervenaient dans les travaux des nouvelles maisons du Real Sitio, en raison des accidents et maladies continus qui survenaient chaque fois avec plus de fréquence.
Le projet a été réalisé par l'architecte Juan Esteban en 1771 et inauguré en 1773, mais seulement avec une partie en usage. Le plan du bâtiment est rectangulaire et son périmètre a été conservé jusqu'à aujourd'hui.
À partir de 1781, c'est l'architecte Juan de Villanueva qui se chargera des travaux du bâtiment. En 1801, il projette le prolongement de la salle principale, dont les coûts sont couverts par la vente des propriétés de l'Hôpital.
Après la révolution de 1868, la propriété du bâtiment devient municipale, conservant les fonctions sanitaires qu'il a maintenues jusqu'aux années 80.
À partir de 1943, il est dénommé « Hospital de la Alcaldesa », en référence à Doña Carmen Polo, qui avait été nommée Maire honoraire.
Dans la seconde moitié du XXe siècle, plusieurs réformes importantes sont entreprises. En 2002, il retrouve son ancien nom, étant dénommé « Centro de Salud San Carlos ».
Il abrite actuellement le Centre de Santé de San Lorenzo de El Escorial, dépendant du Conseil de la Santé de la Communauté de Madrid.
Hôpital commandé par Charles III pour soigner les ouvriers des travaux du Real Sitio, l'un des premiers hôpitaux de bienfaisance d'Espagne et un exemple de la politique éclairée du monarque.