Szpital (ul. Karowa #2) został zaprojektowany przez architekta Kazimierza Skórewicza (autora projektu gmachu Sejmu) i lekarza naczelnego zakładu W. Popiela [4]. Był całkowicie oryginalnym dziełem, synonimem technicznej nowoczesności. Czworoboczny budynek z kwadratowym podwórzem w środku (16 na 16 m) miał dwa piętra użytkowe [7], a licząc wraz z suterenami i poddaszem miał pięć kondygnacji. Z trzech stron posiadał własny ogród [5].

W 1912 roku opisywano go następująco. Korytarze wszystkich pięter wychodzą na podwórze. Pokoje chorych zwrócone są na południe i na zachód, pokoje porodowe i sale operacyjne na północ. Ma pięć wind elektrycznych (w tym jedną osobową). Pokoje służby i akuszerek są rozrzucone po całym gmachu, gdzie też mieszkają. Wysokość sal to ponad 4 m. Sale operacyjne przedstawiają wycinek koła. Półokrągła ściana frontowa zajęta jest przez 3 ogromne okna. Na każdym piętrze jest kilka łazienek. Podłogi wykonane są z płytek terakotowych lub klepek dębowych, kładzionych na grubej warstwie asfaltu. Sklepienia są żelazobetonowe z próżnią wewnątrz dla izolacji i ciszy. Ściany sal porodowych są izolowane masą korkową. W sali operacyjnej górnej zastosowano po raz pierwszy ogrzewanie przez ściany. Gmach oświetla 320 lamp. Przedsionek i obie sale operacyjne posiadają po trzy wielkie 500-świecowe lampy, sale szkoły położniczej posiadają takich lamp cztery. Zakład mieści 72 łóżka, może jednak w razach wyjątkowych obsłużyć do 100 cierpiących [5]. Szpital ogrzewany jest za pomocą wodnego centralnego ogrzewania. Składają się na nie dwa kotły, a trzeci służy do zaopatrywania budynku w gorącą wodę (8 tys. litrów na dobę). Dodatkową rezerwę stanowi 500 litrowy kocioł zlokalizowany w kuchni. Komunikacja wewnętrzna odbywa się przy udziale dzwonków i numeratorów [6].

Na początku XVIII wieku ul. Dobra znajdowała się nad Wisłą [9], a jeszcze w 1790 roku był to środek koryta Wisły [10]. Zanim powstał w tym miejscu szpital, a planach z XVIII wieku widoczne jest założenie parkowe ze stawem pośrodku [8].

Gmach został zbudowany w latach 1911-1912. Szpital początkowo nosił imię Aleksandry Teodorówny, żony cara Mikołaja II [1]. Powstał dla uczczenia urodzin Aleksieja, najmłodszego dziecka Aleksandry i Mikołaja II [7].

Zakład porodowy powstał dla samotnych kobiet, źle widzianych w towarzystwie. 100 lat temu kobiety dobrze urodzone rodziły w domu pod opieką położnej lub lekarza. Samotne ciężarne panny takich przywilejów nie miały. Dbano o to, by rodzące tu kobiety Dbano o to, by rodzące tu panny, a w przypadku śmierci, by dziecko trafiło do najbliższych, nie do sierocińca [4]. Część główna, tj. pierwsze piętro z salami dla pacjentek, było zaplanowane tak, aby ruch odbywał się tylko w jedną stronę, wokół całego piętra, od przyjęcia do wypisania [7].

W 1921 roku wzniesiono nowe skrzydło, a w latach 1924-1925 pawilony. W 1925 roku został przemianowany na im. ks. Anny Mazowieckiej (która była fundatorką pierwszego szpitala w Warszawie na ul. Piwnej [11]) [7]. Kolejna rozbudowa odbyła się w 1928 roku [1]. W 1933 roku szpital miał 98 łóżek dla dorosłych i 80 łóżeczek dla niemowląt. Mieściła się tu również Warszawska Miejska Szkoła Położnych [2].

Przed II wojną światową noworodki i ich mamy leżały w osobnych salach, a do matek dowożono je dwupiętrowymi wózkami. W osobnych pokojach urządzono stanowiska kąpieli noworodków. Ponieważ Zakład ze względów oszczędnościowych nie posiadał personelu pielęgniarskiego, całą pracę wykonywały uczennice ze Szkoły dla Położnych, działającej na terenie szpitala [2].

Podczas wojny Zakład pełnił swoje funkcje opiekuńczo-lecznicze, dalej działała Szkoła dla Położnych. W pierwszych dniach Powstania Warszawskiego pacjentki ze szpitala przy ul. Karowej zostały ewakuowane do Kościoła Pokarmelickiego przy Krakowskim Przedmieściu, a lekarze i położne podjęli pracę w szpitalach powstańczych [2].

Po wyzwoleniu Warszawy w 1945 roku w ogrodzie szpitala umieszczono baterie dział przeciwlotniczych chroniących pobliski drewniany most wysokowodny. Na terenie szpitala, wówczas zamkniętego, utworzono Wojskową Komendę Miasta [2]. Budynek do swej funkcji szpitalnej powrócił w 1949 roku [1], jako Miejski Szpital Położniczy nr 2, w którym szkolono studentów Wydziału Lekarskiego. Na początku 1955 roku zakład uzyskał status szpitala klinicznego. Organizatorem i pierwszym kierownikiem Kliniki, był prof. Wilhelm Sowiński [2].

W 1960 roku położono kamień węgielny nową część szpitala, którą oddano do użytku w 1964 roku. Wybudowano nowoczesną salę porodową. Cztery stanowiska dla rodzących były przedzielone ściankami. Jako pierwszy i jedyny w Warszawie (i drugi w Polsce) wprowadzono możliwość przebywania noworodków razem z matkami [2].

W szpitalu pierwszy raz w Polsce zastosowano podczas porodu próżnociąg położniczy (przyssawka ułatwiająca wydobycie dziecka[3]), jak również aparat ultrasonograficzny. W 1965 roku testowano pierwszy polski ultrasonograf UG-1. Powstała pierwsza w Warszawie pracownia patomorfologii ginekologicznej i oddział Patologii Ciąży. Po raz pierwszy wykonano operację ginekologiczną z wykorzystaniem lasera i działał tu pierwszy w Polsce polikardiograf (do badania czynności serca płodu) [2].

W połowie lat siedemdziesiątych okazało się, że stan techniczny budynków zagraża bezpieczeństwu personelu i pacjentek. Ekspertyzy pokazały, że szpital stoi na dawnym wysypisku śmieci, konieczna była też wymiana fundamentów oraz stropów. W 1979 roku personel przeniesiono do kliniki przy pl. Starynkiewicza oraz do szpitali Bródnowskiego i Bielańskiego, a budynki przy ul. Karowej zamknięto. W opustoszałym szpitalu zamieszkały szczury i gołębie [2].

W 1982 roku rozpoczął się remont. Modernizację przeszły prawie wszystkie instalacje, zmieniono wanny na prysznice, powiększono liczbę łazienek. W 1983 roku uruchomiono ambulatorium, następnie kolejne oddziały szpitalne. Wciąż jednak nie działało zaplecze diagnostyczne, a posiłki były dowożone ze szpitala przy ul. Lindleya [2].

1 stycznia 1989 roku szpital zmienił nazwę na Szpital Kliniczny nr 2. Na początku lat dziewięćdziesiątych, z okazji osiemdziesiątej rocznicy działalności, przywrócono imię Anny Mazowieckiej [2].

W kwietniu 1999 roku utworzono Oddział Intensywnej Terapii Noworodka. Początkowo mogło w nim przebywać jednorazowo sześć noworodków, ale już dwa lata później oddział powiększył się do 12 stanowisk. W 1999 roku oddano do użytku oddział Ginekologii Operacyjnej, Blok Porodowy oraz oddział Patologii Ciąży I [2]. Był to pierwszy szpital z wykorzystywaniem monitoringu płodu.

W 2005 roku zostały oddane do użytku oddziały Patologii Ciąży II oraz Mikroinwazyjnej Chirurgii Ginekologicznej. W tym samym roku powstała całkowicie nowa Pracownia Diagnostyki Obrazowej. W 2006 roku zakończono modernizację kuchni szpitalnej, powstała Centralna Sterylizatornia. Rok później oddano do użytku Dzienny Oddział Rehabilitacji Niemowląt oraz wejście do szpitala od ul. Dobrej. W 2008 roku została oddana do użytku zmodernizowana Sala Wykładowa. W latach 2008-2014 Izba Przyjęć zyskała przestronny szklany pawilon z wygodną poczekalnią [2].