Gmach przy ul. Elektoralnej 12 został wzniesiony w latach 1857–1861 według projektu Józefa Orłowskiego. Był to pierwszy szpital w Warszawie z wolno stojącymi pawilonami. Przewodniczącym komitetu budowy był hr. Janusz Rostworowski, dostojnik dworu Królestwa Polskiego, a następnie Cesarstwa Rosyjskiego, współfundator Warszawskiego Szpitala dla Dzieci [dostęp: 4 listopada 2016]..
W 1881 r. kierownikiem pracowni chemiczno-bakteriologicznej został Leon Nencki. Przed wojną klinikę chorób wewnętrznych prowadził Vilém Dušan Lambl; jego asystentem był Samuel GoldflamArchiwum Historii i Filozofii Medycyny; red. Adam Wrzosek; Polskie Towarzystwo Historii Medycyny i Farmacji; Poznań 1928; t. 8 z. 1; s. 97–98 [dostęp: 22 listopada 2011].. Przed 1939 Szpital św. Ducha był jednym z najnowocześniejszych w mieście.
Podczas obrony Warszawy w 1939, 25 września, szpital został zbombardowany przez Luftwaffe. Znajdowało się w nim wtedy ok. 700 chorych i rannych, z których tylko część zdołano uratować. Szpital został ewakuowany do hali Mirowskiej.
W 1940 roku placówka została przeniesiona na ul. Dworską, na teren Szpitala Starozakonnych. Od 15 grudnia 1940 do 15 sierpnia 1942 uszkodzony budynek szpitala znajdował się w granicach warszawskiego getta.