قبرستان و امامزاده چنار شمیران به دستور پهلوی اول در سال 1309 به باغ و سپس به بلدیه تبدیل شد و تا سالیان سال این مکان و خیابان اطراف آن به خیابان شهرداری و میدان هم به همین نام معروف بود. در سال 1340 با واگذاری آن به سازمان شاهنشاهی، در این مکان «بیمارستان شهدای تجریش» بنا شد و از این زمان فعالیت رسمی خود را آغاز کرد.
به گزارش همشهری آنلاین، داریوش شهبازی تهران‌پژوه، در باره هویت تاریخی این بیمارستان می‌گوید: «گورستان قدیمی بر فراز بلندی مشرف به گستره جنوبی تجریش در شمال میدان قرار داشت که در سیر فرسایش روزگار تاب نیاورد. نخست در سال ١٣٠٩ به امر رضاشاه فضای سبز و سپس به فرمان پسرش بیمارستان و به نام رضا پهلوی خوانده شد. این بیمارستان ابتدا خانه بهداشت بود، اما در زمان پهلوی دوم، فرح کلنگ احداث بیمارستانی را در 3 طبقه می‌زند و طبقه دوم این بیمارستان به وی‌آی‌پی مسئولان آن زمان تبدیل می‌شود.»
قبل از انقلاب داماد دکتر قریب، کمپین طرح پزشک روستا را از این بیمارستان آغاز کرد. او معتقد بود پزشکان ایرانی پس از تحصیل برای کار به خارج از کشور می‌روند و روستاها از پزشک خالی است. همچنین سال 42 موسی خان نجم‌آبادی و دکتر امیرحسین حشمت (برادر ابراهیم حشمت، همرزم میرزا کوچک جنگلی) طبابت را در این مکان آغاز کردند.
خدمات اجتماعی بیمارستان در این محل ساختمانی سه‌طبقه بنا کرد. تا سال‌های 1347-1348 بخش درمانی بیمارستان رضا پهلوی شامل ساختمانی سه‌طبقه بود و در این زمان، ساختمان درمانگاه‌ها، پاویون‌ها و یک ساختمان هشت‌طبقه (معروف به ساختمان دربار) ساخته شد. همچنین یک بخش آموزشی موسوم به دانشکدۀ تندرستی نیز تأسیس شد که اکنون بخش آموزش و پاتولوژی بیمارستان در آن واقع شده است.
تجهیزات پیشرفتۀ پزشکی و کادر درمانی مجرب بیمارستان رضا پهلوی مورد توجه مراکز درمانی داخلی و خارجی قرار گرفت؛ برای نمونه، بخش جراحی اعصاب که در 1350 امان‌الله جهانشاهی آن را تأسیس کرد، به‌سرعت توانست دانشجویان پزشکی دانشگاه جندی‌شاپور اهواز را برای گذراندن دورۀ بالینی جذب کند و در بخش‌های مختلف آموزش دهد. همچنین قرارداد همکاری آموزشی میان بیمارستان رضا پهلوی و دانشگاه جانز هاپکینز آمریکا منعقد شد که بر اساس آن، تبادل استاد و دانشجو میان این دو مرکز صورت می‌گرفت.
پس از انقلاب، بیمارستان رضا پهلوی به بیمارستان شهدای تجریش تغییر نام داد و سال 1364 با تشکیل وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی به دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی واگذار شد. مرکز تحقیقات سرطان و مؤسسۀ خیریۀ بهنام دهش‌پور هم از بخش‌های شاخص این بیمارستان است که سال‌ها از فعالیت خیرخواهانه آنها می‌گذرد و تا کنون بیماران سرطانی بیشماری را درمان کرده و تحت پوشش دارد.
پروفسور یحیی عدل، امان‌الله جهانشاهی، خورشید کلاه‌صدری، حسین آیینه‌چی، علیرضا بیرجندی، سید محمود طباطبایی و علی‌اکبر ولایتی برخی از پزشکان معروفند که در گذشته و حال در این بیمارستان فعالیت داشته و دارند.
