เดิมเป็นสถานีอนามัย ตั้งอยู่ที่ทำการสาธารณสุขอำเภอแหลมสิงห์ ได้รับการยกฐานะเป็นโรงพยาบาลอำเภอแหลมสิงห์ ในปี พ.ศ.2522

ต่อมาในปี พ.ศ. 2539 กระทรวงสาธารณสุขได้ยกฐานะโรงพยาบาลแหลมสิงห์จากโรงพยาบาลชุมชน 10 เตียง เป็น 30 เตียง โดยได้รับงบประมาณก่อสร้างอาคารในพื้นที่แห่งใหม่ซึ่งตั้งอยู่เลขที่ 79/24 หมู่ 5 ตำบลเกาะเปริด อำเภอแหลมสิงห์ จังหวัดจันทบุรี มีพื้นที่จำนวน 9 ไร่เศษ โดยมีผู้มีจิตศรัทธาบริจาคที่ดินให้คือ สจ. ชูชาติ สมตระกูล และทำการจัดซื้อที่ดินเพิ่มเติมอีกประมาณ 2 ไร่ จากนายฉลวย ปรีชาโชติ ซึ่งมีที่ดินติดกับที่ดินที่รับบริจาค รวมเป็นพื้นที่ทั้งสิ้น 11 ไร่ 38 ตารางวา โดยใช้เงินบำรุงโรงพยาบาลในราคาไร่ละ 50,000 บาท เป็นเงิน 100,000 บาท โรงพยาบาลแหลมสิงห์แห่งใหม่ได้เริ่มดำเนินการก่อสร้างในปลายปีงบประมาณเมื่อเดือนกันยายน 2539 แล้วเสร็จเมื่อเดือนมีนาคม 2541 และได้ย้ายมาดำเนินการให้บริการแก่ประชาชนเมื่อเดือน เมษายน 2541 โดยทำพิธีเปิดอาคารโรงพยาบาลอย่างเป็นทางการ เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม 2541 ซึ่งตรงกับวันคล้ายวันเกิดของผู้มีจิตศรัทธาบริจาค(นายชูชาติ สมตระกูล) ในช่วงเวลาของการดำเนินการก่อสร้างอาคารโรงพยาบาลแหลมสิงห์

โรงพยาบาลได้รับความศรัทธาจากประชาชนในเขตอำเภอแหลมสิงห์และเขตอำเภอใกล้เคียง บริจาคเงินและครุภัณฑ์การแพทย์เป็นเงินจำนวนมากจนสามารถดำเนินการให้บริการแก่ประชาชนได้อย่างมีประสิทธิภาพ งบประมาณที่ได้รับจากทางราชการเป็นค่าก่อสร้างเป็นเงิน 23,210,000 บาท รวมพื้นที่ดินมีจำนวนรวมทั้งสิ้น 11 ไร่ 38 ตารางวา ประกอบไปด้วยสิ่งก่อสร้าง ดังนี้ อาคาร OPD, หอผู้ป่วยใน, โรงครัว-คลังพัสดุ, โรงไฟฟ้า, บ่อบำบัดน้ำเสีย, ระบบประปา,ระบบไฟฟ้า, แฟลตพักพยาบาล 20 ห้อง, บ้านพักข้าราชการระดับ 5-6 จำนวน 4 หลัง

ต่อมาโรงพยาบาลแหลมสิงห์ ได้ก่อสร้างโรงซักฟอกเพิ่มขึ้นด้วยเงินบำรุงโรงพยาบาลในวงเงิน 425,000 บาท ซึ่งแล้วเสร็จในปี 2540 พร้อมเปิดดำเนินการทันกับการเปิดโรงพยาบาล

ปีงบประมาณ 2548 มีการปรับปรุงหลังคาโรงจอดรถเจ้าหน้าที่ โดยเปลี่ยนหลังคาจากสังกะสีเป็นหลังคากระเบื้องและปรับปรุงโรงจอดรถบางส่วนเป็นร้านค้าสวัสดิการโดยใช้เงินทุนสาธารณประโยชน์จากเงินกองทุนสวัสดิการที่มีอยู่จำนวนเงิน 120,314 บาท (ปัจจุบัน ปี 2559 เป็นงานแพทย์แผนไทย)

ปีงบประมาณ 2558 ก่อสร้างอาคารทันตกรรม ด้วยเงินบริจาคและการทำบุญทอดผ้าป่า ในวงเงิน 2,050,000 บาท เป็นอาคาร 2 ชั้น ชั้นล่างเป็นสถานที่ให้บริการทางทันตกรรม 4 ยูนิต พร้อมห้องเอกซเรย์ ชั้นสองเป็นอาคารสำนักงาน และห้องประชุม

ปีงบประมาณ 2561 ได้ทำการของบสนับสนุนจากกรมพัฒนาหลังงานทดแทนและอนุรักษ์พลังงาน โครงการสนับสนุนการลงทุนการปรับเปลี่ยนอุปกรณ์ในโรงพยาบาลของรัฐ (Matching Fund) ระยะที่ 3 จำนวน 3 มาตรการ ดำเนินการแล้วเสร็จ 31 มกราคม 2563 ดังนี้

1. ระบบผลิตไฟฟ้าจากแสงอาทิตย์บนหลังคา (Solar Rooftop) วงเงินลงทุน 1,680,000 บาท วงเงินที่ได้รับการสนับสนุน 1,176,000 บาท
2. การเปลี่ยนหลอดฟลูออเรสเซนต์(FL) และหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบกะทัดรัด(CFL) วงเงินลงทุน 207,810 บาท วงเงินที่ได้รับการสนับสนุน 145,467 บาท
3. เครื่องปรับอากาศชุดใหม่แบบ Inverter ทดแทนชุดเดิม วงเงินลงทุน 452,800 บาท วงเงินที่ได้รับการสนับสนุน 316,960 บาท

ปีงบประมาณ 2563 ได้รับการจัดสรรงบประมาณเพื่อซ่อมแซมอาคารผู้ป่วยนอก วงเงินงบประมาณก่อสร้าง 2,578,800 บาท แบ่งเป็น เงินงบค่าบริการทางการแพทย์ วงเงิน 1,500,000 บาท และเงินบำรุงโรงพยาบาลสมทบเพิ่มเป็นจำนวนเงิน 1,078,800 บาท