โรงพยาบาลสอยดาวตั้งอยู่เลขที่ 399 หมู่ 1 ต.ปะตง อ.สอยดาว จ.จันทบุรี อยู่ห่างจากถนนเฉลิมพระเกียรติ ร.9 (จันทบุรี-สระแก้ว) ประมาณ 300 เมตร อยู่ห่างจากตัวจังหวัดจันทบุรี ประมาณ 72 กิโลเมตร มีพื้นที่ทั้งหมดประมาณ 22 ไร่ เป็นพื้นที่ที่เอกชนบริจาค ไม่มีเอกสิทธิ์ในการเป็นเจ้าของที่ดิน แต่กระทรวงสาธารณสุขได้ทำข้อตกลง กับกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ฯ ขอใช้พื้นที่ในการก่อสร้างโรงพยาบาล เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาในข้อกฎหมาย

โรงพยาบาลสอยดาวเปิดดำเนินการครั้งแรกเป็นโรงพยาบาลชุมชนขนาด 10 เตียง พร้อมให้บริการอย่างเป็นทางการ เมื่อวันที่ 27 มิถุนายน พ.ศ.2534 (เริ่มให้บริการก่อนแล้วตั้งแต่วันที่ 3 ธันวาคม พ.ศ.2533) โดย ฯพณฯ ท่านรัฐมนตรี ช่วยว่าการกระทรวงสาธารณสุขศาสตราจารย์นายแพทย์อรรธสิทธิ์ เวชชาชีวะ เป็นประธานในพิธีเปิด

โรงพยาบาลสอยดาว ได้ระบบริจาคอาคารผู้ป่วยขนาด 30 เตียง จำนวน 1 หลัง จากอาจารย์สวัสดิ์ จันทร์แสงศรี ในปีงบประมาณ พ.ศ.2537 โรงพยาบาลสอยดาวได้ยกฐานะเป็นโรงพยาบาลชุมชนขนาด 30 เตียง งบประมาณ ค่าก่อสร้างทั้งสิ้น 16,727,000 บาท

ในปีงบประมาณ พ.ศ.2538 โรงพยาบาลสอยดาวได้ยกฐานะเป็นโรงพยาบาลชุมชนขนาด 60 เตียง เมื่อมีอาคารผู้ป่วย ขนาด 30 เตียง จำนวน 2 หลัง แต่กรอบอัตรากำลังข้าราชการในขณะนั้นเป็นโรงพยาบาลขนาด 30 เตียง ทำให้การทำงานในช่วงนั้นหนักมากแต่ก็สามารถเปิดให้บริการประชาชนได้อย่างราบรื่นตลอดจนมาถึงปัจจุบัน