北京市延庆区医院前身是1945年建立的延庆县医药合作社，地址在延庆镇东岳庙内。

1950年搬迁至延庆镇东街路北耶稣教堂内，更名延庆县卫生所，是延庆第一所公立全民所有制医疗机构。

1953年，更名延庆县卫生院。

1956年，正式成立延庆县医院，有职工36人，综合病床20张。建立化验室、手术室。设有内儿科病房、外妇科病房和儿科、妇产科门诊。

1956年旧址

1964年旧址

1965年，在延庆镇东顺城街路西新建医院。

1965年建内儿科病房

1966年“文化大革命”运动开始，延庆县医院更名为延庆县人民卫生院，成立革命委员会，实行连部、排、班军事化管理。

1966年医院门诊

1970年恢复延庆县医院。

1971年，建战备医院，面积872平方米，位于现北京急救中心延庆分中心大楼处。

1971年建办公楼

1973年，恢复以科室为单位的管理模式。

1978年，撤销革命委员会，实行院长负责制。自此，医院进入正规发展轨道。

1980年，职工宿舍建成，建筑面积2000平方米。

1983年，医院东侧临街建起急诊楼，设抢救室和观察室。

1983年建急诊楼

1987年，新建病房楼投入使用，建筑面积6680平方米,病床增加到300张。

1986年落成的病房楼

1995年，通过北京市爱婴医院评估团评估验收，成为延庆县首家“爱婴医院”。

1996年，通过北京市二级甲等医院评审团评审，成为延庆县首家二级甲等医院。

1997年，新建门诊楼投入使用，建筑面积4607平方米，重新规划医院门诊科室设置。

1996年落成的门诊楼

1999年，新建综合住院楼竣工投入使用，建筑面积3722平方米，床位数增加到400张。

1999年落成的综合病房楼

2005年，北京急救中心延庆分中心大楼竣工投入使用，建筑面积12467平方米。至此，医院开放总床位达到540张。

2005年启用的急救中心大楼

2007年，门急诊楼改扩建后投入使用，日接诊能力1500—2000人次。

2007年改扩建后的门诊楼

2015年9月，延庆县人民政府与北京大学第三医院签订深度合作框架协议。同年12月，延庆“撤县设区”，延庆县医院正式更名为北京市延庆区医院，增名：北京大学第三医院延庆医院。

2016年新建科研教学楼、综合住院楼投入使用，建筑面积29606平方米，至此医院床位达到700张。同年2月，北京大学第三医院延庆医院正式挂牌。 

2015年落成新病房楼

 (院庆筹备组)