Областная больница открыта в 1967 году с мощностью на 240 коек, с поликлиникой на 120 посещений в смену. В составе больницы имелись следующие отделения: детское, общехирургическое, терапевтическое, онкологическое, отделение переливания крови. Койки эндокринологического, гематологического и неврологического профилей находились в составе терапевтического отделения. Кроме того, открылось IV отделение(партактив) на 20 коек.
В марте месяце 1973 года как самостоятельные лечебно-профилактические учреждения открылись: онкологический диспансер и станция переливания крови. В связи с этим в областной больнице были свернуты койки онкологического отделения, закрылось отделение переливание крови.
В 1974 году открылась областная детская больница, в связи с этим были свернуты койки детского отделения.
Со временем в областной больнице увеличилась коечная мощность до 510 коек. Были открыты отделения: анестезиологии реанимации, офтальмологическое, отоларингологическое, неврологическое, эндокринологическое, гематологическое и урологическое отделения.
При открытии областной больницы первым главным врачом назначен Токсанбаев Абдрахман Токсанбаевич, отличник здравоохранения, кавалер Ордена Трудового Красного Знамени. Заместителем главного врача по лечебной работе работала Асланова Галина Леонтьевна. Заместителем главного врача по поликлинической службе работала Сейткалиева Гульжан Жумабаевна, врач терапевт высшей категории, кавалер Ордена Ленина. Заместителем главного врача по организационно-методической работе работал Сагындыков Тулеген Сагындыкович, отличник здравоохранения, организатор первой категории.
В 1971 г. главным врачом больницы работал Шангереев Гарифолла Шангереевич отличник здравоохранения, заслуженный врач КазССР, врач социал-гигиенист высшей категории.
С 1973 г. заместителем главного врача по лечебной работе работал Карин Жигер Ментаевич, заместителем главного врача по организационно-методической работе работал Мукашев Шамиль Абилович.
С 1986 г. по 2000 г. главным врачом больницы работал Мукашев Шамиль Абилович. Заместителями главного врача по лечебной работе работали Харасов Басарула Харасович и Куанышев Саин Салимгереевич. Заместителем по поликлинической службе работала Гизатова Мархаба Аубекеровна, Жалпаков Батырбек Ниеткалиевич, Жамбирова Акжума Аккалиевна. Заместителем главного врача по организационно-методической работе работал Сагындыков Тулеген Сагындыкович, отличник здравоохранения, организатор первой категории.
В 1998 г. введена в эксплуатацию новая постройка, построенная на средства «БОНУС фонда» на сумму 5,6 млн. долларов США с общей площадью 4500 кв. м.
В ходе реформирования и оптимизации в здравоохранения Республики Казахстан коечная мощность областной больницы претерпела ряд изменений. В течении ряда лет коечная мощность больницы снизилась с 510 коек до 335 коек. С 2000 г. до настоящего времени количество коек увеличилось с 335 до 480 коек
С сентября месяца 2000 г. до 2006 г. главным врачом больницы работал Кулбасов Мурат Магзомович.
Областная больница в течение всех лет оказывает специализированную медицинскую помощь, является учебным центром и базой по подготовке кадров (прохождение интернатуры, специализация на рабочем месте), центром по оказанию организационно-методической и практической помощи.
В 2002 г. введен в эксплуатацию новый лечебный корпус.
В связи со сдачей в эксплуатацию нового здания хирургического корпуса значительно расширилась материально–техническая база больницы. Приемное отделение переведено на новое здание где наряду с диагностическими кабинетами (УЗИ, рентген, эндоскопия, ЭКГ) организованы кабинеты терапевта, хирурга, гинеколога, процедурная, гипсовая комнаты. Открыт изолятор на 2 койки. С 2003 года при приемном отделении открыт круглосуточный травматологический пункт. Вновь открыты гнойно–проктологическое хирургическое отделение на 40 коек со своим операционным блоком, открыто самостоятельное гематологическое отделение на 30 коек, эндокринологическое отделение стало самостоятельным отделением на 30 коек. Койки челюстно – лицевой хирургии передана в состав травматологического отделения. Из городской больницы №2 переведено отделение гастроэнтерологии на 30 коек с пульмонологическими и аллергологическими койками. Отделение нефрологии с гемодиализом на 10 коек переведено в новый корпус, где работают 12 диализных аппаратов в 2-х залах и созданы все условия для работы. Вновь открыто эндоскопическое отделение, которое оснащено современными диагностическими аппаратурами, нейро-инсультный центр на 30 коек, Гепатологический центр с дневным стационаром на 10 коек.
Атырауская областная клиническая больница головное лечебно-профилактическое учреждение области, мощностью на 400 коек, оказывает высокоспециализированную медицинскую помощь, с амбулаторно-поликлинической помощью на 120 посещений в смену.