W drugiej połowie XIX w. tradycyjne przytułki zaczęto przekształcać w nowoczesne ośrodki leczniczo-rehabilitacyjne i wychowawcze, gdzie ludzie niepełnosprawni (inwalidzi wojenni, ofiary wypadków, osoby z wadami rozwoju psychicznego, upośledzone dzieci), po odpowiednim leczeniu i rehabilitacji wracały do życia w społeczeństwie. Tylko na Górnym Śląsku w wyniku przeprowadzonego spisu, okazało się, że żyje około 2 tys. dzieci niepełnosprawnych fizycznie i umysłowo.

Z inicjatywy ks. Reinholda Schirmeisena, proboszcza bytomskiej parafii św. Trójcy oraz ówczesnego kardynała Wrocławia, dr Georga Knoppa, w latach 1910 - 1912 r. wybudowano nowoczesny zakład rehabilitacyjno-wychowawczy Krüppelheim zum hl.Geist (Dom dla Kalek pod wezwaniem. Św. Ducha) przy Kurfurstenstrasse (obecnej alei Legionów).

Kompleks składał się z gmachu centralnego z dwoma wieżami, budynku operacyjnego, kuchennego, rzemieślniczego oraz domu sióstr zakonnych, połączonych na poziomie parteru pasażami. Sala gimnastyczna, sala do ćwiczeń, balkony i sale do leżakowania, własny odwiert solanki, nowoczesne urządzenia i aparaty (dwa aparaty rentgenowskie, lampy kwarcowe, lampy terapeutyczne sollux i liczne przyrządy do zabiegów wodnych) pozwalały na leczenie następstw nieszczęśliwych wypadków, porażeń, krzywic, gruźlicy kości i stawów oraz innych wad wrodzonych.

Personel zakładu stanowili: dr Seiffert - ordynator zakładu, czterech lekarzy, 40 sióstr boromeuszek, 40 pielęgniarek i salowych, kilku nauczycieli oraz pracownicy techniczni. Obok działalności leczniczo – rehabilitacyjnej, zakład przygotowywał młodych pacjentów do samodzielnego życia nauczając zawodów: piekarza, introligatora, wikliniarza, ślusarza, mechanika, krawca, szewca, stolarza, zegarmistrza, ogrodnika i rolnika a dziewczęta gotowania, bieliźniarstwa, krawiectwa i opieki nad dziećmi.

W latach II wojny światowej w zakładzie mieścił się niemiecki szpital wojskowy.

W roku 1958, z inicjatywy pułkownika Jerzego Ziętka i Komitetu Budowy Centralnych Ośrodków Leczniczych dla Górniczej Służby Zdrowia, wyremontowano i zmodernizowano kompleks budynków po dawnym Domu Kalek i zaadoptowano dla potrzeb Centralnego Szpitala Górniczego w Bytomiu, który otwarto w 1960 roku.

Na początku swojej działalności szpital posiadał oddział dermatologii, salę zabiegową oraz gabinety fizykoterapii. Od 1961 do 1965 r. powstawały w nim kolejne oddziały: dermatologii (1960), neurologii (1961), psychonerwic (1962), I oddział chorób wewnętrznych (1962), laryngologii (1962), II oddział chorób wewnętrznych (1963), chirurgii ogólnej (1963), III oddział chorób wewnętrznych (1964), nefrologii - ośrodek dializ (1963), okulistyki (1964), neurochirurgii (1965). Działały już: izba przyjęć, anestezjologia, fizjoterapia, laboratorium analityczne, zakład radiologii, apteka, administracja z zapleczem gospodarczym oraz Specjalistyczna Przychodnia Przyszpitalna (11 poradni). Pod koniec roku 1965 szpital dysponował 670 łóżkami.

Centralny Szpital Górniczy od początku był placówką ogólnodostępną a jego wielospecjalistyczny charakter zaspakajał potrzeby mieszkańców regionu. Jednak, w pierwszej kolejności trafiali tu górnicy, których codzienna praca pod ziemią niosła ryzyko groźnych urazów, nagłych zachorowań i chorób zawodowych. Leczeniem objęci byli również członkowie rodzin górniczych oraz byli pracownicy kopalń.
W latach 70-80 XX w. powstawały kolejne oddziały: urazowo-ortopedyczny (1974 r.), IV Katedra i Klinika Chirurgii Ogólnej, II Klinika Neurochirurgii i Neurotraumatologii, onkologiczny, intensywnej terapii oraz wielofunkcyjna izba przyjęć oraz wytwórnia płynów dializacyjnych, nowoczesna centralna tlenownia, wzniesiono pawilon usługowo-techniczny. Szpital posiadał wówczas 14 oddziałów specjalistycznych i 805 łóżek.

W 1988 r. oddano do użytku 10-cio kondygnacyjny blok operacyjno-łóżkowy. W jego części wysokiej znalazła się izba przyjęć i oddziały: nefrologii ze stacją dializ, II oddział chirurgii ogólnej, urologii, neurologii, urazowo-ortopedyczny, okulistyki oraz pomieszczenia rekreacyjne z oranżerią, biblioteką i kawiarnią. Część niską przeznaczono pod: blok operacyjny (obecnie Centralny Blok Operacyjny), oraz zakład rehabilitacji leczniczej i zakład histopatologii. Szpital Górniczy w Bytomiu liczył wówczas 808 łóżek.

W grudniu 1998 r., w wyniku restrukturyzacji i reformy powszechnych ubezpieczeń zdrowotnych, Górniczy Zespół Opieki Zdrowotnej został przekształcony w Wojewódzki Szpital Specjalistyczny nr 4 w Bytomiu. Wpisanie szpitala do rejestru publicznych zakładów opieki zdrowotnej było równoznaczne z uzyskaniem przez niego statusu placówki samodzielnej. Funkcję organu założycielskiego pełni Województwo Śląskie, a nadzór nad jego działalnością sprawuje Zarząd Województwa Śląskiego.