Il Sanatorio San Luigi Gonzaga, nato nel 1818 nella sede di via Carlo Ignazio Giulio come ospedale dedicato alla cura delle malattie polmonari, raggiunse nel 1903 la capienza di 243 posti letto. Fu pertanto deciso di costruire una nuova struttura destinata unicamente alla cura dei malati affetti da tubercolosi. I lavori furono avviati nel 1904 nell'area tra corso Orbassano (numero civico 339) e corso Settembrini, attualmente occupata dallo stabilimento FIAT Mirafiori, e nel 1909 fu effettuato il trasferimento. Durante il secondo conflitto mondiale l'ospedale fu bombardato nel novembre del 1942, subendo gravi danni.

Nel 1970 avvenne il trasferimento nella sede attuale di Regione Gonzole nel comune di Orbassano. Intorno agli anni Novanta del Novecento, con l'insediamento dell'Università degli Studi di Torino, da prettamente pneumologico, il San Luigi si è trasformato in un moderno complesso polispecialistico. Dal gennaio 2008, ha assunto la qualificazione di azienda ospedaliero-universitaria.

Il complesso del San Luigi Gonzaga di corso Orbassano era costituito da un insieme di edifici in muratura di quattro, tre, due e un piano fuori terra per un totale di 665 locali e una cappella ad uso interno. Durante l'incursione aerea del 18 novembre 1942, bombe dirompenti causarono la distruzione di parte dei fabbricati. Soffio di bomba dirompente provocò il quasi totale distacco della copertura del tetto, il crollo imponente dei muri divisori, lo schiantamento totale degli infissi. Dalla scheda di censimento dei danni del 26 settembre 1945, i lavori di ripristino risultavano in corso.