En 1907 fueron cedidos^[2]​ los terrenos ubicados en la Dehesa de Valdelatas por el Ayuntamiento de Fuencarral para su construcción. La primera piedra fue colocada el 5 de mayo de 1915.

Fue diseñado^[3]​ por los arquitectos Amós Salvador Carreras y Bernardo Giner de los Ríos García. En el momento de la inauguración, contaba con 60 camas, capacidad que posteriormente aumentaría. Estaba dedicado inicialmente a pacientes enfermos de tuberculosis.

El segundo pabellón asistencial fue inaugurado en 1922. En 1931, fue rebautizado como Sanatorio Antituberculoso de Valdelatas.

Las posteriores ampliaciones permitirían alcanzar las 550 camas, convirtiéndose^[4]​ así en unos los sanatorios antituberculosos más grandes de España. Las ampliaciones fueron diseñadas por el arquitecto Aurelio Botella.

Tras la Guerra Civil Española, el Patronato Nacional Antituberculoso pasaría a encargarse de la gestión del hospital. A partir de 1952, gracias a la disminución de la incidencia de tuberculosis, se ampliaron las competencias del hospital, cambiándose nuevamente su denominación como Sanatorio Nacional Antituberculoso y de Enfermedades del Tórax de Valdelatas.

La gestión del hospital pasaría a depender de la Comunidad de Madrid en 1986, con reformas estructurales y de organización interna, con una fusión posterior en 1992 con el Hospital Psiquiátrico Alonso Vega, conformando el Complejo Hospitalario Cantoblanco-Psiquiátrico.

El 1 de enero de 1999 pasa a depender su gestión del Hospital Gregorio Marañón, y finalmente el 4 de agosto de 2005 es transferida nuevamente al Hospital Universitario La Paz.

Durante 2017, cien años después de su inauguración, asumía^[5]​ el 7% de los ingresos del Hospital Universitario La Paz.

El Hospital Cantoblanco está conformado por cuatro pabellones (San José-16, San Francisco-30, San Luis-32 y pabellón Quirúrgico-54), repartidos en una parcela de aproximadamente de 40.000 metros cuadrados.

Posee otras instalaciones que incluyen:

• Hospital de Día de Geriatría con un Gimnasio y área de Terapia Ocupacional específicos.
• Área de Rehabilitación con Gimnasio y Terapia Ocupacional.
• Quirófanos destinados a la realización de intervenciones quirúrgicas de ortopedia y traumatología, así como un quirófano para procesos quirúrgicos ambulantes de Dermatología.
• Pabellón Administrativo que centraliza áreas de Mantenimiento, Asuntos Generales y Recursos Humanos.
• Unidades de apoyo de Admisión e Informática.

El Hospital Cantoblanco cuenta con 132 camas.

Al Hospital Cantoblanco se puede llegar^[7]​ en transporte público, utilizando la red de Cercanías de Renfe y los autobuses urbanos de Madrid.

• Renfe Cercanías:  . Paradas de tren en Cantoblanco Universidad.

• Líneas de Autobús: Líneas desde Madrid (Intercambiador de Plaza de Castilla) 711, 712, 713, 716, 721, 722, 724, 725, 726

• Lista de hospitales públicos de la Comunidad de Madrid