Työntekijöiden terveydenhuollosta alettiin huolehtia Kaukaalla vuonna 1891 lankarullatehtaan valmistuessa, jolloin kaupunginlääkäri alkoi käydä tehtaalla kahdesti kuukaudessa. Sellutehtaiden valmistumisen jälkeen Kaukaalle rakennettiin sairastupa, jossa oli kaksi sairashuonetta kuudella sairassijalla, kylpyhuone, keittiö sekä hoitajien huone. Ensimmäinen potilas otettiin vastaan kesäkuussa 1909. Aluksi tehtaan palkkaamat lääkärit pitivät omaa praktiikkaa Lappeenrannassa ja kävivät Kaukaalla 4–5 kertaa viikossa.
Ensimmäinen päätoiminen tehtaanlääkäri Kaukaalle saatiin vuonna 1926, jonka myötä sairaalan asema parani. Laitehankintoja tehtiin runsaasti: hankittiin muun muassa kvartsilamppu, sterilointilaite, mikroskooppi, synnytysmatkalaukku sekä munuaisten ja virtsarakon tutkimuslaite. Vuonna 1928 sairaalaa laajennettiin rakentamalla lisää potilashuoneita, leikkaussali ja synnytysosasto. Lisäksi tiloja varattiin sen aikaisten, yleisten kulkutautien hoitoon. Toinen, kolmesti viikossa tehtaalla käyvä tehtaanlääkäri palkattiin seuraavana vuonna.
Vuosina 1933–1938 sairaalaa uudistettiin jälleen, ja sairastuvasta tuli täysimittainen sairaala. Sairaspaikkojen määrä kasvoi kahteenkymmeneen ja sairaalaan hankittiin uusia tutkimus- ja hoitovälineitä.
Sota-aikana toiminta muuttui vaikeammaksi lääkärien ja sairaanhoitajien lähtiessä sotapalvelukseen, mutta sairaala pystyi jatkamaan toimintaansa: Lappeenrantaan komennetut sotilaslääkärit vastasivat potilaiden hoidosta. Toiminta jatkui myös sodan päätyttyä ja potilasmäärät kasvoivat jatkuvasti. Alun perin sairaala oli tarkoitettu Kaukaan tehtaiden työntekijöille ja heidän perheilleen, mutta 1930-luvulla sairaalassa hoidettiin muitakin paikkakuntalaisia ja kauempaa tulijoita.
Etelä-Karjalan keskussairaala valmistui vuonna 1955, jolloin osa toiminnoista, kuten synnytykset ja vaativat kirurgiset toimenpiteet, siirrettiin keskussairaalan hoidettaviksi. Kaukaalla vapautuviin tiloihin tehtiin laboratorio ja potilaspaikkoja lisättiin. Kaukaan synnytysosastolla syntyi vajaan kolmenkymmenen vuoden aikana yhteensä 2 781 lasta.
Kaukaan sairaalan toiminta päätettiin lopettaa vuonna 1966 Lappeenrannan paikallissairaalan valmistumisen myötä, mutta vuodepaikat säilyivät ja ne vuokrattiin Lauritsalan kauppalan käyttöön. Kaukaan sairaala saneerattiin perusteellisesti vuonna 1973, ja kaikki tilat siirtyivät Kaukaan työterveysaseman käyttöön.
Terveydenhoito muuttui 1970-luvulla yhä enemmän ennaltaehkäiseväksi terveydenhuolloksi, ja sairaalan saneeraus ja muutos terveysasemaksi antoivat muutokselle hyvät lähtökohdat. Toiminnan muuttuminen vaati myös uudenlaista asiantuntemusta ja henkilökuntaa. Sairaalan alkuajoista lähtien potilaiden hoidosta olivat lääkäreiden ohella vastanneet diakonissat, ja vasta toisen maailmansodan jälkeen sairaalaan palkattiin ensimmäiset varsinaiset sairaanhoitajat. 1970-luvulla Kaukaalle tulivat ensimmäiset työterveydenhuoltoon erikoistuneet sairaanhoitajat ja lääkintävoimistelijat.
Toiminnan loppuessa vuonna 1966 Kaukaan sairaala oli viimeinen niistä monista pienistä tehtaan- ja ruukinsairaaloista, joita eri teollisuuslaitokset olivat perustaneet Suomeen. Toiminta-aikana potilaita oli yhteensä 25 033.
Sairaalan lakkauttamisen jälkeen terveysasema jatkoi toimintaansa hoitaen Kaukaan työntekijöiden työterveyshuollon, ja toiminta siirtyi Standertskjöldinkadun tiloihin vuonna 2008.
