Malgrat que la infermeria ja necessitava obres de millora des de la primera meitat del segle XV, no va ser fins avançat el segle XVI que es va disposar del finançament per construir-ne una de nova. Notícies diverses mostren que les malaltes gaudien d’una dieta especial i de certs privilegis, com per exemple estar exemptes de l’obligació de guardar silenci permanentment.
En tots els monestirs, la infermeria és una peça essencial, tant pel seu significat, que encaixa amb l’esperit d’hospitalitat de molts ordes monàstics, com per les necessitats d’assistència dels membres malalts de la comunitat.
En el cas dels ordes femenins de clausura, l’existència de la infermeria es feia més necessària atès que les germanes un cop ingressaven a la comunitat ja no en sortien, excepte en casos molt excepcionals. El metge i el barber eren els únics homes autoritzats a entrar en aquest espai de la clausura i eren ajudats per la germana infermera, que era un dels càrrecs importants de la comunitat.
A Pedralbes els documents fan esment dels comptes de la infermeria, que incloïen la compra de plantes i altres preparats medicinals a diversos apotecaris de Barcelona i alguns aliments específics per a les germanes malaltes.
L’any 1568, gràcies a 600 ducats donats pel rei Felip II, la comunitat encarregà al mestre de cases Bertran de Déu la reconstrucció de la infermeria conventual, que s’havia esfondrat parcialment. L’obra s’inicià immediatament, però sembla que la construcció es va perllongar fins ben entrat el segle xvii, amb un important canvi projectual.
L’edificació de la nova infermeria suposà l’enderroc parcial de l’antic cos medieval i l’assimilació dels murs de tancament de la planta baixa i el claustre en la nova estructura. Aquest cos nou s’obria a l’hort per mitjà de grans arcs carpanells. L’impuls constructiu principal d’aquest cos vindria, però, al llarg del segle XVII, amb un projecte renovat de proporcions més grans i de més entitat arquitectònica. D’aquesta obra, cal destacar-ne els pilars i els sistemes de volta que sostenen a la planta baixa les estances del pis principal, destinades a allotjar-hi les monges malaltes i ancianes. Aquesta infermeria estava equipada amb una cuina, una capella i unes comunes pròpies, i disposava de quatre àmplies estances ben ventilades i comunicades entre elles on hi havia els llits. A la planta superior, quatre grans arcs de mig punt fets de maó sostenen la coberta de vessants de les golfes, que a partir del segle XVIII van ser compartimentades amb noves cel·les privades.