ปัจจุบันโรงพยาบาลจุฬาภรณ์เปิดให้บริการทางแพทย์ทั้งหมด 4 อาคาร ประกอบด้วย อาคารศูนย์การแพทย์มะเร็งวิทยาจุฬาภรณ์ โรงพยาบาลจุฬาภรณ์ ขนาด 100 เตียง , อาคารศูนย์ไซโคลตรอนและเพทสแกนแห่งชาติ , อาคารโรงพยาบาลจุฬาภรณ์ ขนาด 400 เตียง และอาคารศูนย์การแพทย์จุฬาภรณ์เฉลิมพระเกียรติ