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中国人民解放军总医院前身是中国协和医学院第二临床学院，1953年10月，总后方勤务部卫生部决定将“中国协和医学院第二临床学院”改为“军委直属机关医院”。

1954年7月，总后方勤务部卫生部将“军委直属机关医院”改为“中国人民解放军第三〇一医院”。

1957年6月，国防部批示“中国人民解放军第三〇一医院”番号撤销，改称为“中国人民解放军总医院”。

军医进修学院是以解放军总医院为依托建设和发展起来的，始建于1958年11月，1962年停办。

1979年6月，经中央军委批准恢复军医进修学院。

1986年9月批准正式列入全军院校编制序号。

2004年全军整编将三〇四医院更名为三〇四临床部，对外称解放军总医院附属医院，列入解放军总医院编制序列。

2009年2月，解放军总医院与海南省正式签订共同建设海南分院战略合作协议，拉开了总医院历史上跨地域、整建制异地办院的序幕；

2009年8月，海南分院在三亚海棠湾破土动工；

2009年8月，解放军总医院第二附属医院（原309医院）完成转隶移交，隶属总参谋部领导，更称呼为解放军总参谋部总医院。

2011年12月，38.3万平方米的现代医疗城竣工并投入试运行；

2012年6月9日，解放军总医院海南分院正式开诊运行。

2019年7月由科技部、国家卫生健康委、军委后勤保障部和原食品药品监管总局正式批准依托解放军总医院第五医学中心成立国家感染性疾病临床医学研究中心。研究中心整合国内79家协作医院，针对慢性乙肝、慢性丙肝、艾滋病及其相关疾病等病种，建立病程涵盖临床各个阶段的大队列，同时建立标准化的生物样本库、临床诊疗信息库及的疾病发病追踪系统，形成涵盖重大感染性疾病及各个病程的资源平台，终建立我国规范的病毒性肝炎、艾滋病临床大数据及生物样本库整合平台，形成专业的管理团队，为建立符合我国人群特点的肝病、艾滋病诊疗体系提供重要战略性资源。

国家耳鼻咽喉疾病临床医学研究中心是为加强我国耳鼻咽喉疾病医学科技创新体系建设、打造临床医学和转化研究的“高地”而创建的项目，目标是形成我国耳鼻咽喉疾病重大临床医学研究的“国家队”。

拟通过开展高质量循证医学研究、验证新技术和新方法、实施多学科交叉转化研究、开发和推广基层适宜技术、探索临床研究方法和管理模式，搭建国家耳鼻咽喉疾病临床研究公共技术支撑的平台。通过高质量临床多中心研究，出指南、出理论、出技术、出产品、出成效，为国家制定政策提供依据，以提高耳鼻咽喉疾病防控能力，改善民众健康。