Hastane ilk olarak 1950'li yıllarda Işıklar Caddesi'nde Ankara Çocuk Hastanesi olarak hizmete açılmıştır. Hastaneye ismini veren Dr. Sami Ulus'un çabalarıyla 1963 yılında bugünkü hastane binası 150 yatak kapasitesiyle hizmete girmiştir.

Hastanenin ilk başhekimi olarak atanan Dr. Sami Ulus, 6 Mayıs 1965'te görevi başında vefat etti. Dönemin Sağlık ve Sosyal Refah Bakanı Dr. Faruk Sükan, 16 Temmuz 1965'te hastaneye "Dr. Sami Ulus Çocuk Hastanesi" adını verdi.

Kurulduğu günden bu yana gelişim içerisinde olan hastanemiz, 1990 yılında 2 katlı poliklinik binası ve takip-tedavi merkezinin eklenmesiyle hizmete açılmıştır. Hizmet binasının yetersiz kalması üzerine hastanemizin bahçesine 5 katlı ek bina (75. Yıl Binası) yaptırılarak 23 Nisan 1998 tarihinde 9. Cumhurbaşkanı Süleyman Demirel tarafından hizmete açılmıştır. Daha sonra 23 Haziran 2008 tarihinde Zübeyde Hanım Doğumevi ile birleşerek hizmet vermeye devam etmiştir.

Kurulduğu günden bu yana Eğitim ve Araştırma Hastanesi olarak hizmet veren hastanede 418 yatak ve 1792 personel bulunmakta; yaklaşık 40 eğitim görevlisi ve 210 uzman doktorla eğitim verilmektedir.