Aunque la crujía de la fachada sea una edificación antigua, la mayor parte del Hospital de San Sebastián se construye durante el siglo XX.

Durante la Guerra Civil se reconstruye un ala y se añade una zona de enfermeras y sala de Rayos-X (AMÉ Legajo 745-1a), pero no es hasta la década de 50 que el Hospital empieza su expansión. Las nuevas adiciones son financiadas por el presupuesto municipal, ya que el Hospital Municipal es responsabilidad del Ayuntamiento. Dadas las limitaciones presupuestarias, las nuevas construcciones se añaden a poco y poco, tal como había sucedido en las obras del Instituto Laboral. En 1957 se proyecta una nueva sala de maternidad, que es, en realidad, un bloque con sala de partos, cocinilla y salas de reposo/internamiento, situado entre el patio de la cocina y el patio de servicio. La Dirección General de Sanidad concede subvenciones de 10.000 pesetas para Material Sanitario y de 50.000 pesetas para la cosntrucción de la Maternidad.

En 1962, la Comisión Administradora del Impuesto para la Prevención del Paro Obrero concede al Ayuntamiento de Écija 100.000 pesetas para mejoras en el Hospital, por lo que se proyecta un nuevo pabellón de Enfermería. La memoria indica que el servicio de enfermería de Cirugía se destina a enfermos pensionistas, y que la enfermería se separa del quirófano por un patio ajardinado y comunicado por una galería de acceso. El edificio proyectado incluye dicha galería, una sala central de visitas y seis habitaciones con aseo independiente y ropero. A través de la galería y de la sala de visitas los pacientes pueden usar el espacio ajardinado. La construcción es de una sola planta, aunque se prevé la posibilidad de ampliación vertical. El presupuesto de 560.270,64 pesetas es superior a la subvención y el alcalde Joaquín de Soto Ceballos busca alternativas de financiación justo a la Jefatura Provincial de Sanidad. En 1967, la Diputación Provincial concede una nueva subvención de 100.000 pesetas.

En 1970, Daniel Sánchez Puch y Modesto Dafouz Franco redactan el Proyecto de Terminación de Nuevo Pabellón del Hospital Municipal de San Sebastián. La terminación del pabellón engloba las obras posteriores a la construcción de paredes de ladrillo y forjados de pisos y azoteas. El acceso al Pabellón se hace por la C/ Naranjillo y tiene zona ajardinada. Cada habitación tiene baño propio. Las obras son adjudicadas a Antonio Gutiérrez Cadenas.

Entre las décadas de 80 y 90 se añade un nuevo bloque con entrada por C/ Cerro de la Concepción, que recibe los servicios de urgencia, medicina familiar y maternidad. En las retantes zonas se distribuyen las consultas de especialidad.