Ở giai đoạn đầu, Trung tâm Y tế giao thông Thăng Long chịu sự chỉ đạo trực tiếp của liên hiệp các xí nghiệp xây dựng cầu Thăng Long. Trung tâm có nhiệm vụ chỉ đạo bệnh viện 10 ở 215 Ngã Tư Vọng, phòng khám đa khoa Nam cầu Thăng Long và phòng khám đa khoa Bắc cầu Thăng Long. Nhiệm vụ chính của Trung tâm lúc này là cấp cứu, khám chữa bệnhcùng với chăm sóc sức khoẻ cho toàn bộ cán bộ công nhân viên và gia đình họ tại khu vực cầu Thăng Long cũng như trên địa bàn Hà Nội. Tới ngày 16 tháng 1 năm 2006 Bộ giao thông vận tải quyết định đối tên và nâng cấp thành Bệnh viện Nam Thăng Long. Bệnh viện chính thức ra mắt và đi vào hoạt động từ ngày 01 tháng 03 năm 2006.

Bước đầu bệnh viện gặp rất nhiều khó khăn nhưng cũng có những thuận lợi đáng kể đặc biệt là tinh thần đoàn kết, tự chủ và năng động của cán bộ nhân viên, bệnh viện Nam Thăng Long đã tự vưon lên làm chủ khoa học kỹ thuật để nâng cao được trình độ chuyên môn, áp dụng các kỹ thuật mới trong việc khám và điều trị bệnh cho bệnh nhân. Đội ngũ cán bộ, bác sĩ và nhân viên luôn có tinh thần phục vụ tận tình, có trách nhiệm cao. Họ luôn đoàn kết giúp đỡ nhau để hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao, yên tâm công tác và bắn bó với bệnh viện.

Bệnh viện đã nâng cấp trang thiết bị phục vụ công tác khám và điều trị cho bệnh nhân hiệu quả cao hơn như: Máy siêu âm 4D, máy chụp cắt lớp xoắn ốc, máy nội soi và máy lọc thận nhân tạo.

Mô hình hoạt đông của bệnh viện gồm 100 giường bệnhnội trú và 13 khoa phòng có đầy đủ các thiết bị hiện đại phục vụ bệnh nhân khám chữa bệnh khu vực tây bắc Hà Nội, trong đó có 15.000 thẻ bảo hiểm y tế và nhân dân ở các quận , huyện: Từ Liêm, Đông Anh, Tây Hồ. Ngoài chức năng bệnh viện đa khoa thì bệnh viện còn có chức năng tham gia đào tạo cán bộ y tế, làm công tác chỉ đạo tuyến theo nhiệm vụ đã được phân công của cấp trên. Công tác nghiên cứu khoa học, kỹ thuật hiện đại kết hợp y học cổ truyền để phục vụ, chăm sóc sức khoả nhân dân. Bệnh viện đã hoàn thiện khu trung tâm lọc thận nhân tạo, lắp đặt 10 máy lọc thận trên diện tích sử dụng tổng số 300m².

Bệnh viện đã thành lập một trung tâm khám bệnh theo yêu cầu với chất lượng cao trong đó có sự tham gia tích cực của nhiều giáo sư, tiến sĩ và bác sĩ chuyên khoa cấp II giàu kinh nghiệm ở bệnh viện trung ương quân đội 108, 103, và bệnh viện Bạch Mai, bệnh viện Việt Đức...

Bệnh viện đã và đang ngày một vươn cao hơn vươn xa hơn cùng với đất nước lớn mạnh, đẹp giàu.