2014年，宁波杭州湾医院正式启动建设工作，项目总投资14.5亿元，总建筑面积为19.65万平方米，设计床位1200张。

2015年6月，宁波市第二医院与杭州湾新区管委会签署了合作办院协议，对杭州湾医院的全面托管，杭州湾医院也由此挂牌“宁波市第二医院杭州湾院区”。

2017年5月，在国家卫计委召开的“沪苏浙皖闽”综合医改联席会议上，宁波杭州湾新区管委会、宁波市第二医院又与上海交通大学医学院附属仁济医院正式签订三方合作协议，跨省合作办院，挂牌“上海交通大学医学院附属仁济医院宁波医院”。

2018年12月26日，上海交通大学医学院附属仁济医院宁波医院、宁波市第二医院杭州湾院区、宁波市杭州湾医院开业试运营。

2019年3月1日起，医院将全面运营，包括门诊、急诊和手术住院（期间逐渐开放部分病房和择期手术）。