永州市脑科医院（原永州市芝山医院）前身为衡阳专署零陵精神病疗养院。建于1959年7月，院址设零陵县东风镇高山寺12号一座古庙内（今永州市零陵区东山路11号），占地面积25733 m2。医院隶属衡阳专署民政科领导，由衡阳专署民政科委托零陵县民政股代管，以收容革命残废军人、复原退伍军人和社会“三无”对象中的精神病人为主要业务。

      1962年12月，更名为零陵专署精神病疗养院 。1972年，医院更名为零陵地区精神病院，承担零陵地区精神病人的防治工作。1980年，医院归地区民政局和地区卫生局双重领导。1992年，医院更名为零陵地区芝山医院。1995年，根据零陵地区机构编制委员会核定，医院定编床位250张，人员编制250名，其中卫生技术人员110名，护士75名，行政管理和工勤人员65名。

      1996年零陵地区改为永州市后，医院更名为永州市芝山医院，并沿用至今。

      2010年1月，按照湖南省民政厅《关于同意永州市芝山医院为优抚医院的批复》文件精神，医院被确定为永州市优抚医院。8月，由永州市卫生局确定为永州市精神病防治与指导机构。12月，永州市政府下发《永州市人民政府办公室关于做好重性城区流浪乞讨危重病人及精神病人救治救助工作的通知》，将医院确定为中心城区流浪乞讨精神病人定点救治医院。

      2014年3月，永州市编委批复同意，将永州市芝山医院和永州市潇湘医院合并组建永州市精神病医院，单位性质不变，后因两院人事管理、资金运行、业务范围等方面因素未能融合到位，两院实际上仍处于各自独立运行的状态。

      2014年8月，省卫生厅发文《湖南省卫生厅关于确定省市精神卫生中心的通知》，确认永州市芝山医院为永州市精神卫生中心。9月，医院成立市精神卫生中心办公室，由医院医务科长蒋先胜任办公室主任。

      2014年10月，市公安局、市民政局、市卫生局联合下发《关于指定永州市芝山医院作为强制医疗场所的通知》文件，永州市芝山医院确定为强制医疗场所，负责收治本市人民法院决定强制医疗的对象，或因省强制医疗所容量有限而难以收治的对象，以及相应医疗监护工作。

      2017年11月8日，医院整体搬迁至位于零陵区长茅坪2号的新院区。