Szpital im. Stanisława Leszczyńskiego został utworzony Decyzją Wojewody Katowickiego Marka Kempskiego z 31 października 1998 roku. Połączono wówczas dawny Szpital Miejski Nr 6 leżący w dzielnicy Śródmieście ze Szpitalem Przemysłowym (Szpital Miejski Nr 8) przy ul. Józefowskiej 119 w dzielnicy Wełnowiec-Józefowiec.
W 2001 roku placówka medyczna zyskała tytuł „Szpitala Przyjaznego Dziecku”. W dniu 30 listopada 2012 roku otwarto Centralną Izbę Przyjęć oraz Pracownię Rezonansu Magnetycznego przy ul. Raciborskiej. Dnia 25 lutego 2016 roku o godz. 11:00 nastąpiło uroczyste otwarcie Pawilonu Operacyjnego oraz Pracowni Tomografii Komputerowej Katowickiego Centrum Onkologii.
W dniu 23 stycznia 2016 weszła w życie uchwała Sejmiku Województwa Śląskiego, zmieniająca nazwę placówki ze „Szpitala im. Stanisława Leszczyńskiego w Katowicach” na „Katowickie Centrum Onkologii”.
1 lipca 2025 roku KCO zostało Centrum Leczenia Endometriozy.