センターの歴史は、平成7（1995）年7月に開所した「母子総合医療センター」に始まります。母子総合医療センターは、県内外から紹介、搬送された集中治療が必要な母体、胎児、新生児を一貫して治療・管理する周産期医療部門（産科・新生児科）を中心に、更に乳児、学童期へと医療を継続していくために、小児科、小児外科、婦人科などの機能を総合的に連携させて、母親と子どもに対する総合的なチーム医療をおこなってきました。
平成10（1998）年には、産科と新生児科で構成される周産期医療部門は、国が都道府県に1ヶ所整備を進める「総合周産期母子医療センター」として中四国地方で初めて指定されました。総合周産期母子医療センターは広島県の周産期医療体制の中核として、質の高い医療と、医療情報の提供、研究、研修、教育などについても中心的役割を果たし、広島県の周産期医療は全国トップレベルの実績をあげています。
平成17年には「小児の言葉・聴覚・視覚の診療」を専門におこなう小児感覚器科を開設しました。平成18年には小児腎臓科が小児科から独立し、さらに平成19年には不妊・不育症を治療する生殖医療科を開設して、一段と機能の充実を図ってきました。
そして、平成21（2009）年3月、県立広島病院の「母子総合医療センター」は、妊娠、出産、新生児、小児、思春期、成人に至るライフステージで、安心・安全な継続したチーム医療を提供する「成育医療センター」に発展・改組して運営を開始しました。
また、令和5（2023）年3月、「県立広島病院の子ども憲章」を策定し、子どもの権利を尊重した医療を行っています。