I 1966 besluttede Københavns Amtsråd at opføre Amtssygehuset i Herlev. Københavns Amt havde i forvejen to sygehuse, men havde brug for endnu et.
Det var midt i en tid, hvor amtet oplevede en enorm folkevandring. Folk flyttede ind fra landet og ud fra de københavnske brokvarterer. I perioden 1955 til 1975, hvor Amtssygehuset i Herlev blev planlagt og bygget, steg indbyggertallet i Københavns Amt fra 300.000 til 630.000. 
Byggepladsen i Herlev.
Byggeriet af sygehuset varede ti år, 1500 bygningsarbejdere var involveret, og byggepladsen var Skandinaviens største. Byggeriet var præget af skandaler, fordi udgifterne var fem gange højere end budgettet. Det gjorde det ikke bedre, at de øverste etager ikke blev taget i brug de første mange år, fordi de oprindelige forudsætninger havde ændret sig.
Ansatte sagde ’du’ til hinanden
I 1976 kunne Amtssygehuset i Herlev slå dørene op for de første patienter. Tiden var præget af pionerånd og nye holdninger til patienterne. Den gammeldags autoritet og den passive patientrolle var væk, og i stedet trådte idealer som ligeværd, fællesskab og åbenhed.
Personalet talte ikke hen over hovedet på patienterne, men talte i stedet til og med dem. Alle ansatte sagde ’du’ til hinanden, og overlægen kunne kaldes ved fornavn.
Dronning Margrethe indvier sygehuset i 1976
Teknologibegejstringen i 60’erne og 70’erne var med til at skabe medvind for sygehuset, og de teknologiske visioner var store. Så meget som muligt var automatiseret, for man var orienteret mod fremtiden. Rørpost, aircondition, sengetransport og elevatorer var enestående løsninger i international sammenhæng.
Færre indlæggelser - mere ambulant behandling
Udvikling har også været kodeordet på det sundhedsfaglige område. Tværfaglig forskning, samarbejde med private virksomheder og villighed til at diskutere etik og værdier har stået på dagsordenen. For eksempel var Herlevlæger afgørende kræfter bag oprettelsen af videnskabsetiske komiteer i Danmark.
En af de mest markante bevægelser op til nutiden er udviklingen fra lange indlæggelser til mere ambulant behandling. I 70’erne kunne patienter være indlagt i flere måneder efter en hofteoperation, hvor indlæggelsestiden i nutiden er nede på få dage til stor gavn for patienterne.
Akuthospital i Region Hovedstaden
I 2007 blev amterne erstattet af regioner. Amtssygehuset i Herlev skiftede navn til Herlev Hospital og blev en del af den nye Region Hovedstaden. Herlev Hospital blev et af regionens fire store akuthospitaler.
De øverste etager i hospitalets sengetårn, som i årevis stod tomme, er efterhånden blevet taget i brug, og den 25. og sidste blev indviet i 2007.
Fusioner og udbygning
I 2015 fusionerede Herlev Hospital og Gentofte Hospital til ét hospital på to matrikler med fælles ledelse.
I 2021 blev Herlev Hospital udvidet med to store nye bygninger, i alt 56.000 nye kvadratmeter, som bl.a. rummer Akutmodtagelse, Afdeling for Børn og Unge, nye fødestuer, operationsstuer, intensivbehandling med mere. De første idéer til de nye bygninger opstod i forbindelse med Region Hovedstadens Hospitalsplan 2007, som medførte, at Herlev Hospitals behandlingskapacitet blev udvidet betydeligt, primært ved at specialer og behandlingsfunktioner skulle samles her.
I 2026 fusionerede Herlev og Gentofte Hospital organisatorisk med Psykiatrisk Center Ballerup og Psykoterapeutisk Center Stolpegård, som alle nu er under samme ledelse. Det skete som følge af Sundhedsreform 2024, som bl.a. betød, at Region Hovedstadens Psykiatri organisatorisk blev lagt sammen med regionens akuthospitaler.
Fremtiden bringer fortsat udvikling for Herlev Hospital, som er Sjællands næststørste hospital.