Sejarah berdirinya RSUD Sumberrejo diawali dengan keberadaan sarana pelayanan kesehatan di wilayah Kecamatan Sumberrejo yang didirikan pada tahun 1957 dalam bentuk Klinik Sumberrejo. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan masyarakat terhadap pelayanan kesehatan, pada tahun 1970 klinik tersebut berkembang menjadi Puskesmas Perawatan yang memberikan pelayanan kesehatan yang lebih komprehensif. Selanjutnya, pada tahun 1978, fasilitas pelayanan kesehatan tersebut berubah nama menjadi Puskesmas Perawatan Sumberrejo.

Perkembangan jumlah penduduk dan meningkatnya kebutuhan pelayanan kesehatan masyarakat, khususnya di wilayah timur Kabupaten Bojonegoro, mendorong Pemerintah Kabupaten Bojonegoro untuk meningkatkan status Puskesmas Perawatan Sumberrejo menjadi Rumah Sakit Umum Daerah. Pada tahun 2007, Puskesmas Perawatan Sumberrejo resmi beralih fungsi menjadi Rumah Sakit Umum Daerah (RSUD) Sumberrejo.

RSUD Sumberrejo memperoleh izin penyelenggaraan dari Pemerintah Kabupaten Bojonegoro pada tanggal 15 Juni 2007 dan selanjutnya ditetapkan sebagai rumah sakit milik Pemerintah Kabupaten Bojonegoro berdasarkan Keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia Nomor 815/MENKES/SK/VII/2007 tanggal 19 Juli 2007.

Sejak berdiri sebagai rumah sakit, RSUD Sumberrejo terus melakukan pengembangan sarana, prasarana, sumber daya manusia, serta peningkatan mutu pelayanan guna memenuhi kebutuhan masyarakat. Pada tahun 2011, RSUD Sumberrejo telah memperoleh akreditasi untuk 5 pelayanan dasar serta menetapkan visi, misi, dan tata kelola rumah sakit melalui Peraturan Internal Rumah Sakit (Hospital By Laws).

Dalam perkembangannya, RSUD Sumberrejo juga melakukan pembangunan dan pengembangan gedung pelayanan, penguatan pelayanan spesialistik, serta pengembangan inovasi berbasis teknologi informasi melalui program Smart Hospital (SMASH) sebagai upaya meningkatkan mutu pelayanan, keselamatan pasien, dan kepuasan masyarakat.

Saat ini, RSUD Sumberrejo berperan sebagai rumah sakit rujukan bagi masyarakat di wilayah timur Kabupaten Bojonegoro dan sekitarnya, dengan komitmen untuk memberikan pelayanan kesehatan yang profesional, bermutu, aman, dan berorientasi pada keselamatan pasien.