临沂市沂水中心医院始建于一九四五年二月，一九四七年初医院改编为“华东野战军第十四医院三大队五中队”，后被改编为“第十五医院一大队三中队”，辗转于泰沂山区，主要担负着我军伤病员的医疗康复工作。一九四八年五月被改建为鲁中南区第二人民医院。隶属沂蒙二地委领导，一九五零年六月鲁中南区第二医院同第五医院合并，医院改称为“山东省沂水区中心卫生院”，院址由蒙阴县北楼迁到沂水县田庄一带。一九五一年医院改建为“山东省沂水区人民医院”，一九五二年十二月由山东省政府拨款18亿北海币，在沂水县城北关建立新院址（现医院地址）。一九五三年医院改称为“临沂地区沂水中心医院”。在党和当地政府及沂蒙老区人民的关爱支持下目前已发展成为临沂市北部唯一的一所集医疗、急救、科研、教学、预防、保健、康复于一体的地市级三级综合性医院；国家级爱婴医院；山东省高等医学专科学校附属医院、临沂医专非隶属教学医院，济宁医学院、滨州医学院教学医院；山东省青年医师规范化培训基地；国家医师资格实践技能考试基地。
该院于一九四九年建立党支部，一九六六年医院成立党总支部委员会，下设内科、外科、后勤三个党支部。一九六九年医院成立了党的核心领导小组，一九七一年医院建立中共临沂市沂水中心医院委员会。2004年11月，医院党委为了进一步加强党的建设，充分发挥党支部的战斗堡垒作用和党员的先锋模范作用，决定组建行政、外科、内科、门诊、后勤、老干六个党总支部委员会，同时各党支部也进行了换届选举，由原来的14个党支部扩大到16个党支部，拥有党员275名。通过这一组织措施，进一步提高了医院的凝聚力、向心力和战斗力，使党的思想建设、组织建设和纪律建设达到建院来的最好时期。
目前医院占地面积230.20亩，建筑面积为14.0万平方米，拥有全新的门诊楼，内科病房楼、外科病房楼、传染科楼、影像病房楼、制剂楼、综合楼等为主体的业务楼群。为进一步提高医疗技术水平，拓展服务范围，改善就医环境，医院投资约一亿元人民币新建一座3.2万平方米的现代影像病房楼，已于二00五年八月建成使用。该楼成为全省地市级医院中规模最大、设施先进的病房楼之一。现有在职职工997人，其中高级专业技术人员172人，中级职称技术人员449人，设有病床1110张（含沂南东方分院100张），临床科室31个，医技科室16个，分设34个护理单元，6个研究中心。医院拥有1.5T核磁共振、16层螺旋CT、ECT、大型C臂、彩超、CR、直线加速器、数字胃肠机、运动平板心电图、人工肾、经颅多普勒、全自动生化分析仪、手提便携式彩超、碎石机等万元以上大型先进医疗设备400余台件，拥有固定资产3.2亿元。
