La data di fondazione dell'ospedale, situato presso la chiesa di San Martino, viene fatta tradizionalmente risalire al 1090. Nel 1781 fu approvato un progetto di ristrutturazione dell'edificio, ormai inadeguato ai bisogni della città. Tuttavia, forse a causa dell'insalubrità dell'aria del luogo prescelto, troppo vicino al lago di Porta, i lavori furono rimandati a lungo. Il provvedimento di bonifica del lago, attuato da Elisa Baciocchi durante il suo principato mediante la costruzione al Cinquale di cateratte (opere di sbarramento destinate a trattenere e frenare il corso delle acque), determinò una ripresa dei lavori, e nel 1819 fu aperto il nuovo edificio.

La sua struttura era specificatamente nosocomiale e concepita secondo quei principi terapeutici, non più assistenzialistici, che si andavano affermando negli ospedali nel corso del secolo XVIII: tali principi erano chiaramente affermati nel "Regolamento del venerabile ospedale di Massa sotto la protezione dei SS. Giacomo e Cristoforo" del 1843. Nel 1858 l'ospedale fu dotato di alcuni moderni strumenti e apparecchiature come lo "speculum uteri", "occhiali a quattro lenti per le malattie oftalmiche", macchinari per levare il sangue e ridurre le fratture.