C'est en 1733 que l'hôtel-Dieu de Belleville ouvre ses portes pour accueillir 14 indigents dans une unique salle dotée d'une chapelle. Mais l'histoire de cet hôpital est bien plus ancienne. En 1158, Humbert III, sire de Beaujeu, fonde un prieuré à Belleville, érigé en 1164 au rang d'abbaye. La silhouette du futur hôtel-Dieu apparaît. L'abbaye administre la maison, lui fournit du bois, du grain et de la viande. En 1621, le pouvoir civil prend en charge la régence et le conseil d'administration est formé d'un recteur, un prieur, un receveur et un visiteur. Avec le soutien de bienfaiteurs, l'hôpital décide de construire un lieu de charité plus vaste.

Dès 1714, l'hôtel-Dieu acquiert diverses parcelles. La construction des nouveaux bâtiments commence en 1720, ils sont inaugurés en 1733. Des religieuses appartenant à l'ordre de Sainte-Marthe de Beaune et détachées de l'Hôtel-Dieu de Villefranche, rejoignent l'établissement. Deux ans plus tard, l'hôtel-Dieu confirme son statut avec l'obtention de lettres patentes signées par Louis XV.
En 1739 puis en 1751, un chirurgien et un médecin sont recrutés ; une apothicairerie est ouverte dès 1749.

En 1826, une seconde salle de malades de 14 lits est construite grâce aux donations d'argent ou de propriétés agricoles qui, aux XVIIIe et XIXe siècles, assurent l'équilibre des comptes et permettent de nouveaux travaux. Trois ans plus tard, soeur Jeanne-Françoise Martinière, mère supérieure de la communauté, met au point la formule de la «mixture de Belleville» : un vermifuge donné pour tonique, souverain contre les convulsions et très efficace contre la coqueluche. Il est commercialisé jusqu'en 1964.

En 1840, une crue de la Saône provoque une grande inondation dans toute la région, l'emplacement de l'hôpital fait de lui un lieu de refuge pour les habitants de Belleville avant de devoir lui aussi être évacué.

En 1850, une troisième salle de malades de 16 lits est aménagée et en 1851 les religieuses font édifier dans son prolongement leur propre chapelle.

Au début du XXe siècle, l'hôpital religieux se modernise et de nombreux aménagements transforment l'établissement en un véritable lieu de soin. Une clinique chirurgicale est inaugurée en 1911 grâce à la veuve du Docteur Gaillardon. Sept ans plus tard, une maternité fait son apparition à l'hôtel-Dieu, suivie d'un service de radiologie en 1936.

Dès 1962, les services sont transférés dans le nouvel hôpital, le site devient un hospice de vieillards jusqu'à sa fermeture en 1991. La communauté religieuse quitte l'hôtel-Dieu en 1981.

D'abord lieu d'accueil et de charité, puis lieu de soins, l'hôtel-Dieu accueille maintenant un musée retraçant la vie hospitalière.

Jusqu'en 2019, le fonds de l'établissement était conservé au sein de l'hôtel-Dieu.

L'hôpital de Belleville a fait l'objet d'une inspection des Archives départementales en 2015. Elle a été réalisée par Marie-Ange Villeret, référente des archives hospitalières sous la responsabilité de Cyrielle Gual, adjointe au directeur et responsable des archives communales, hospitalières et de l'archivage électronique. En application du règlement des archives hospitalières pris par arrêté du 11 mars 1968, de sa révision par la circulaire du 14 mai 1993 relative aux archives des établissements publics d'hospitalisation et de la circulaire AD-98 du 18 décembre 1998 sur le classement et la cotation des archives dans les services d'archives départementaux, les archives anciennes de l'hôpital de Belleville (jusqu'en 1940 a minima et 1980 a maxima) doivent entrer par voie de versement aux Archives départementales et métropolitaines. C'est en 2019 que le fonds est déposé aux Archives du département du Rhône et de la Métropole de Lyon.

Le fonds de l'hôpital se caractérise par la richesse des typologies documentaires et des sujets abordés. Pour les archives antérieures à 1790, on retrouve des documents relatifs à la création de l'établissement et à la confirmation de ses privilèges, des titres de propriétés, des inventaires généraux et partiels, des documents relatifs à l'administration de l'établissement ainsi que des registres d'entrée et de sortie de personnes admises dans l'établissement. Une grande partie du fonds (archives antérieures et postérieures à 1790) est consacrée aux propriétés possédées par l'hôpital : immeubles, domaines agricoles et viticoles, et à leur exploitation. Concernant les archives postérieures à 1790, de nombreux documents retracent l'activité du personnel. On trouve également des documents relatifs à l'administration générale, au financement de l'hôpital et notamment aux frais d'hospitalisation. Le fonds comprend de nombreux documents relatifs aux dons, legs faits à l'hôpital ainsi qu'aux propriétés. Il contient également des devis, des plans, des procès-verbaux relatifs au divers travaux effectués dans l'établissement. De plus, il comporte des archives concernant la comptabilité de l'économat. Un herbier, datant du 19e siècle et  conservé dans l'apothicairerie de l'hôpital a également été collecté. On retrouve aussi des archives sur la population hospitalisée et des archives médicales tels que les états des préparations pharmaceutiques. La documentation, abondante des années 1960 à 1990, donne à voir l'évolution des politiques menées dans les hôpitaux ainsi que les changements dans le bâti. Elle fournit également des informations concernant les progrès des sciences médicales et les avancées technologiques relatives aux matériels médicaux. La diversité des archives de cet établissement couvrant une période longue (du XIIIe siècle au XXe siècle) permet l'écriture d'une monographie sur l'hôpital.

Le fonds est en cours de classement.

Le fonds étant en cours de classement, le bordereau de versement des archives détaillées à la pièce est consultable en pièce jointe et l'accès se fait sur demande préalable.