1954年，在全军医院整编中，中国人民解放军第二十二陆军医院改为中国人民解放军第二〇二医院。1956年，医院自辽宁省阜新市迁到辽宁省沈阳市马路湾。1964年9月，医院外科主任陶进东、主治医师杨国凡等人成功进行首例断手再植手术，立集体三等功。1970年代，医院成功研究出纤维光学子宫内窥镜，填补了国内空白；首次成功施行脑驾桥手术、肾上腺手术、肾移植手术。1976年，医院参加唐山大地震救援工作。1980年代，医院传染科主任曹文娥研究出使用复方氨基酸治疗肝昏迷、肝坏死、肝硬化长期黄疸等慢性肝病。1987年5月13日，医院奉命到大兴安岭火灾灾区执行救火医疗保障任务。1988年5月30日，全军第一个优生优育研究中心在医院落成。