Vers 1930, l'hôpital commence à offrir des soins spécialisés dans des domaines autres que la pédiatrie. En 1946, la corporation cède la propriété aux Sœurs Dominicaines[3]. En 1949, l'aile du Sacré-Cœur est inaugurée, portant le nombre de lits à 525 lits. Dans la deuxième moitié du XXe siècle, l'hôpital multiplie les nouveaux services médicaux et se surspécialise en neurologie et en traumatologie[réf. nécessaire].
Le , le projet du « nouveau complexe hospitalier » (NCH) est annoncé[4]. À terme, il regroupera sur le même site l'Hôtel-Dieu de Québec, dont la fermeture est discutée depuis 2013, à l'hôpital de l'Enfant-Jésus. Le coût estimé est d'environ 2 milliards $[5].
Les travaux de la phase 1 débutent en [6]. Les infrastructures de cette phase sont livrés en 2020-2021 dont une centrale d'énergie, un stationnement souterrain et le Centre intégré de cancérologie. La phase 2 inclut la construction d'un centre de recherche, d'une nouvelle cheminée, du bâtiment des soins critiques et d'une nouvelle urgence. Le projet dans sa totalité pourrait être achevé en 2025[5].
Nom
En mars 2022, une pétition est lancée pour renommer l'hôpital du nom de sa cofondatrice et première femme médecin au Québec, Irma LeVasseur[7].