ก่อนปี พ.ศ.2526 อำเภอโนนไทยยังไม่มีโรงพยาบาล มีแต่สถานีอนามัยชั้น 2 ซึ่งตั้งอยู่ติดกับที่ว่าการอำเภอโนนไทย ต่อมาในปี 2526 ได้มีหนังสือจากกระทรวงสาธารณสุขให้จัดที่ก่อสร้างโรงพยาบาล อำเภอเพื่อเป็นการฉลอง 200 ปี รัตนโกสินทร์ ทางอำเภอโนนไทยนำทีมโดย นายอำเภอไสว บุญพิทักษ์ ได้แต่งตั้งคณะกรรมการขึ้นประมาณ 20 คน ซึ่งประกอบด้วย หัวหน้าส่วนราชการ กรรมการฝ่ายสุขาภิบาลของอำเภอ พ่อค้า ประชาชน จัดหาคัดเลือกที่ดินเพื่อสร้างโรงพยาบาลซึ่งมีอยู่ 3 แห่ง และลงมติว่าที่ตั้งปัจจุบันเป็นที่เหมาะสมในการจัดสร้างโรงพยาบาล เนื่องจากอยู่ติดถนนใหญ่และไม่เป็นบริเวณแออัดและได้จัดหาทุน ในการซื้อที่ดินและมีผู้มีจิตอันเป็นกุศลร่วมบริจาคที่ดินดังกล่าวด้วย
ต่อมาการก่อสร้างโรงพยาบาลได้แล้วเสร็จในเดือนเมษายน พ.ศ. 2527 แต่ยังไม่สามารถเปิดบริการได้เนื่องจากระบบประปาและไฟฟ้ายังไม่เสร็จเรียบร้อย จนเดือนธันวาคม 2527 ระบบประปาและไฟฟ้าในโรงพยาบาลจึงได้สร้างเสร็จเรียบร้อยแต่ยังประสบกับปัญหาที่ทางการประปาสุขาภิบาลยังไม่สามารถจ่ายน้ำประปาให้แก่โรงพยาบาลได้เนื่องจากปริมาณน้ำมีไม่เพียงพอจึงทำให้หมายกำหนดการที่จะเปิดโรงพยาบาลเพื่อบริการประชาชนต้องเลื่อนกำหนดออกไปอีก
ในปี พ.ศ. 2529 แพทย์หญิงพิชญา พรรคทองสุข เป็นผู้อำนวยการโรงพยาบาลในขณะนั้นเห็นว่าโรงพยาบาล 10 เตียง หลังจากเปิดบริการมาตั้งแต่ พ.ศ.2528 ถึงปี พ.ศ.2531 โรงพยาบาลโนนไทยมีขนาด คับแคบ แต่มีประชากรรับผิดชอบเป็นจำนวนมาก ทำให้อัตราครองเตียงเกิน 100% มาโดยตลอด ดังนั้นสภาพหอผู้ป่วยจึงประสบกับปัญหาหลายประการ คือ
ประการที่ 1 หอผู้ป่วยแออัด เพราะต้องเสริมเตียงนอนให้ผู้ป่วยทั้งด้านในและบริเวณหอผู้ป่วยในบางครั้งต้องเลื่อนเตียงมาชิดกันเพื่อให้ผู้ป่วยได้นอนเพิ่มเป็น 3 คน : เตียง 2 เตียง
ประการที่ 2 เนื่องจากเขตอำเภอโนนไทยเป็นเขตพื้นที่ยากจนประสบกับภัยธรรมชาติฝนแล้งและน้ำท่วม จำนวนส้วม : หลังคาเรือนมีเพียง 40 % ซึ่งจัดสร้างในรอบ 2 ปี ในขณะนั้น ทำให้เกิดโรคติดต่อร้ายแรงหลายชนิด เช่นโรคอุจจาระร่วง โรคอุจจาระร่วงอย่างแรง โรคตับอักเสบจากเชื้อไวรัสและโรคไอกรน เป็นต้น ซึ่งผู้ป่วยประเภทนี้ต้องได้รับการรักษาอย่างใกล้ชิดในโรงพยาบาล โดยต้องนอนแยกห้องจากผู้ป่วยทั่วไป เพื่อป้องกันการระบาดของโรคในหอผู้ป่วย โรงพยาบาลจึงได้ดัดแปลงห้องน้ำห้องส้วมในหอผู้ป่วยชายให้เป็นห้องแยกโรค จึงเกิดปัญหาทำให้ห้องน้ำห้องส้วมในหอผู้ป่วยไม่เพียงพอ จึงทวีความรุนแรงของปัญหาให้มากขึ้นไปอีก
ประการที่ 3 มีเสียงรบกวนจากเด็กที่มาป่วย เสียงร้องจากผู้ป่วยและเสียงรบกวนจากญาติที่มาเยี่ยมผู้ป่วยจากสภาพดังกล่าวเพื่อมีพระสงฆ์อาพาธมาก็ต้องนอนแออัดเบียดเสียดไม่เป็นสัดส่วนไม่มีความสงบอันควรแก่เพศสมณะ
ด้วยเหตุผลดังกล่าวทางอำเภอโนนไทยโดยคณะสงฆ์อำเภอโนนไทยนำโดย พระครูโสภณปัญญาภรณ์ เจ้าคณะอำเภอโนนไทย นายอำเภอโนนไทย ผู้อำนวยการโรงพยาบาลโนนไทย กำนัน ผู้ใหญ่บ้าน พ่อค้า ประชาชน ได้จัดตั้งกองผ้าป่าได้ทุนก่อสร้างตึกสงฆ์อาพาธขึ้นเมื่อ ตุลาคม 2531 โดยสามารถรองรับผู้ป่วยได้ทั้งหมด 27 เตียง 4 ห้องแยกโรค และได้เริ่มเปิดบริการตึกสงฆ์อาพาธให้เป็นหอผู้ป่วยมีแยกผู้ป่วย ชาย - หญิง มีห้องแยกสำหรับพระสงฆ์อาพาธ มีห้องแยกโรคสำหรับผู้ป่วยติดต่อรุนแรงและแยกผู้ป่วยรอคลอดและหลังคลอดไว้ที่ตึก 10 เตียงของโรงพยาบาลเดิม
ปี 2535 นายแพทย์จักรพันธ์ ปรีดานนท์ เป็นผู้อำนวยการโรงพยาบาลได้รับงบประมาณขยายโรงพยาบาลเป็น 30 เตียง และได้เปิดบริการเป็นโรงพยาบาล 30 เตียงในส่วนของตึกผู้ป่วยนอกก่อน เนื่องจากขาดงบประมาณในการจัดซื้ออุปกรณ์การแพทย์ประจำหอผู้ป่วยทางโรงพยาบาลจึงได้ร่วมมือกับพ่อค้า ประชาชน จัดหาทุนซื้อเครื่องมือทางการแพทย์เพิ่มเติมเมื่อปี 2535
ปี 2536 ก่อตั้งหอผู้ป่วย 30 เตียงแล้วเสร็จและสามารถเปิดบริการแก่ประชาชนได้ โดยสามารถรับผู้ป่วยนอนได้เต็มที่ 42 เตียง มีห้องแยกโรคผู้ป่วยชายหญิงแยกฝั่งชัดเจนผู้ป่วยคลอดแยกต่างหากเพื่อการบริการที่เฉพาะเจาะจง
ปี 2536 นายแพทย์บุญชัย ธนบัตรชัย ได้ปรับปรุงโครงสร้างของภูมิทัศน์โดยได้ปรับปรุงด้านหน้าโรงพยาบาลเป็นสวนหย่อม สวยงามและปรับโฉมหน้าของโรงพยาบาลให้สวยงามยิ่งขึ้น เพื่อรองรับการที่จะขยายตัวของโรงพยาบาลและการพัฒนาโรงพยาบาล
ปี 2540 นายแพทย์บุญชัย ธนบัตรชัย ได้ให้ดำเนินโครงการเนิร์สเซอรี่ โรงพยาบาลโนนไทย โดยดัดแปลงตึกสงฆ์อาพาธเดิมซึ่งได้ย้ายผู้ป่วยมานอนตึกผู้ป่วย 30 เตียงแล้วนั้นให้เป็นศูนย์รับเลี้ยงเด็กกลางวันของโรงพยาบาลโดยรับเลี้ยงลูก ของเจ้าหน้าที่โรงพยาบาลโนนไทย ลูกของข้าราชการอำเภอโนนไทยและลูกของประชาชนทั่วไปในเขตอำเภอโนนไทยเพื่อเป็นสวัสดิการแก่เจ้าหน้าที่และส่งเสริมการเลี้ยงลูกด้วย .นมแม่ในโครงการสายสัมพันธ์แม่ลูกได้เป็นอย่างดี
ปี 2543 ดำเนินการปรับโฉมหน้าสถานบริการ โดยมีการปรับปรุงโฉมหน้าอาคารผู้ป่วยนอกและย้ายห้องชันสูตรตามโครงการปรับโฉมสถานบริการของกระทรวงสาธารณสุข เพื่อสร้างภาพลักษณ์ใหม่ของการให้บริการประทับใจ
ปี 2546 เปิดคลินิกกายภาพบำบัดและคลินิกแพทย์แผนไทย
ปี 2548 ก่อสร้างอาคารผู้ป่วยใน 30 เตียง และเปิดตึกผู้ป่วยใน 2 ตึกผู้ป่วยใน 2 รับเฉพาะเด็กและผู้หญิง ไม่รับผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงต่อการแพร่กระจายเชื้อโรคเช่น โรคอุจจาระร่วง โรคปอดบวม ขออนุมัติยกฐานะเป็นโรงพยาบาล 60 เตียง ด้วยงบประมาณของตนเอง
ปี 2549 พฤษภาคม เปิดคลินิกโรคไม่ติดต่อเป็นแบบบริการที่จุดเดียว (One stop service) สำหรับผู้ป่วยโรคความดันโลหิตสูง เบาหวานและไทรอยด์ มีห้องยา 2 สำหรับบริการผู้ป่วยกลุ่มนี้โดยเฉพาะ
ปี 2549 ธันวาคม ก่อสร้างและเปิดคลินิกเพื่อนโนนไทย สำหรับผู้ติดเชื้อ HIV
ปี 2550 มกราคม เปิดใช้ห้องแยกโรคสำหรับผู้ป่วยไข้หวัดนก, SARS, ผู้ป่วยไข้หวัดใหญ่ที่มีผล Rapid test+ve, Influenza A&B, ผู้ป่วยวัณโรคปอดที่เริ่มรักษาครบ 2 สัปดาห์แรกหรือที่รักษาเกิน 2 สัปดาห์แต่ผลการตรวจเสมหะพบเชื้อวัณโรค(AFB+ve), ผู้ป่วยโรคหัด หัดเยอรมัน อีสุก อีใส คอตีบ ไอกรน ผู้ป่วยที่แพทย์เห็นสมควรต้องนอนห้องแยกโรคเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของเชื้อโดยแพทย์ระบุ Admit ห้องแยกโรคในใบ Order
ปี 2551 วางศิลาฤกษ์และก่อสร้าง อาคารผู้ป่วยนอก 3 ชั้นหลังใหม่ เพื่อขยายบริการด้านเภสัชกรรมและทันตกรรม ขยายพื้นที่สำหรับฝ่ายบริหารงานทั่วไปและห้องประชุม ลดความแออัดของผู้นอกเพื่อสร้างความพึงพอใจแก่ผู้รับบริการและสร้างสถานที่ทำงานน่าอยู่แก่เจ้าหน้าที่โรงพยาบาล
ปี 2552 ได้ปรับปรุงภูมิทัศน์ด้านหน้าโรงพยาบาล โดยปรับปรุงป้ายโรงพยาบาล รั้วโรงพยาบาลและสวนหย่อมด้านหน้าให้สวยงามยิ่งขึ้น เพื่อให้เป็นที่ประทับใจแก่ผู้รับบริการและเป็นการพัฒนาภาพลักษณ์โรงพยาบาลควบคู่กับการให้บริการที่ดี
ปี 2553 ก่อสร้างและเปิดใช้อาคารจอดรถจักรยานยนต์สำหรับผู้มารับบริการ และปรับปรุงภูมิทัศน์จัดทำสวนบริเวณหน้าตึกผู้ป่วยนอก
ปี 2554 ได้ปรับปรุงที่นั่งสำหรับผู้รับบริการคลีนิคโรคไม่ติดต่อและห้องคลอด บริเวณอาคารด้านหน้าโรงพยาบาล
ปี 2554 เปิดให้บริการงานฝ่ายเภสัชกรรมชุมชนและฝ่ายทันตกรรม ที่อาคารใหม่ 3 ชั้น เพื่ออำนวยความสะดวกสำหรับผู้มารับบริการ
ปี 2554 ปรับปรุงห้องตรวจ 5 , 6, 7 สำหรับให้บริการผู้ป่วยนอก สำหรับตรวจผู้ป่วยทั่วไป และเป็นห้องให้คำปรึกษา
ปี 2554 พัฒนาสวนหย่อมด้านหน้า และทุกจุดบริการให้สวยงามยิ่งขึ้น เพื่อให้เป็นที่ประทับใจแก่ผู้รับบริการ ควบคู่กับการให้บริการที่ดี
ปี 2554 เปิดให้บริการอาคาร 2 ชั้น งานหน่วยจ่ายกลาง
ปี 2555 เปิดให้บริการงานฝ่ายบริหาร ที่ ชั้น2 อาคารเภสัชกรรมและทันตกรรม
ปี 2555 เปิดให้บริการศูนย์รับส่งต่อผู้ป่วยตามเกณฑ์มาตรฐาน
ปี 2555 ดำเนินการปรับปรุงฝ่ายชันสูตรให้ได้มาตรฐานโดยย้ายห้องปฏิบัติการชันสูตร
โรงพยาบาลโนนไทยมาให้บริการผู้ป่วยที่อาคารผู้ป่วยนอกเก่า
ปี 2556 วางศิลาฤกษ์อาคารผู้ป่วยใน 3 ชั้น
ปี 2556 ก่อสร้างโรงจอดรถและสำนักงานยานพาหนะ
ปี 2556 ปรับปรุงก่อสร้างระบบบำบัดน้ำเสีย
ปี 2557 ปรับปรุงศูนย์เปลเพื่ออำนวยความสะดวกแก่ผู้ป่วย
ปี 2558 เริ่มก่อสร้างอาคารผู้ป่วยใน 3 ชั้น
ปี 2558 เปิดให้บริการงานเวชกรรมฟื้นฟูและการแพทย์ผสมผสาน
ปี 2559 เปิดให้บริการอาคารผู้ป่วยใน 60 เตียง
ปี 2559 ปรับปรุงที่จอดรถจักรยานยนต์และรถยนต์
ปี 2559 ปรับปรุงที่จอดรถจักรยานยนต์และรถยนต์