W 1980 rozpoczęła się kolejna rozbudowa szpitala, która ciągnęła się do 1989 roku. Główny gmach szpitala, na czas modernizacji zamknięto, a oddziały i kliniki przeniesiono do nowo zbudowanego Szpitala XXX-lecia PRL. Powstał wówczas m.in. 4-kondygnacyjny pawilon, blok operacyjny, rozbudowano zaplecze, a liczba łóżek zwiększyła się do 710. W 1985 rozpoczęto budowę 11-kondygnacyjnego wieżowca dla władz uczelni i administracji szpitala oraz budynku zespołu poradni przyklinicznych według proj. arch. Teresy Szalkiewicz. W wyniku wieloletnich prac powierzchnię szpitala powiększono prawie trzykrotnie do 35 tys. m².
21 kwietnia 1989 roku po ukończeniu modernizacji, szpital został przekształcony w Państwowy Szpital Kliniczny Akademii Medycznej w Bydgoszczy z 10 klinikami. Część klinik i zakładów pozostała jednak w szpitalach: Wojewódzkim im. J. Biziela, Dziecięcym, Gruźlicy i Chorób Płuc, Obserwacyjno-Zakaźnym i Wojskowym.