Увеличение численности гарнизона в царскосельской Софии вызвало необходимость расширения первоначального госпиталя. Военные госпитали находились в ведении Главного военно-медицинского управления Военного министерства. Положение и штаты для них утверждены императорским указом в 1816 г. Согласно этому указу госпитали делились на шесть классов по количеству больных и соответствующего им числа медицинского и обслуживающего персонала. Долгое время медицинскую часть армии возглавлял выдающийся придворный лейб-медик Я.В. Виллие (1768–1854), шотландец по происхождению, который трудился на благо России в царствование Павла I, Александра I, Николая I. Труды Виллие по улучшению воинских медицинских учреждений высоко ценили императоры и полководцы. Его деятельность отмечена многими наградами, а в Царском Селе его именем назвали улицу (ныне – ул. Радищева).
В Царском Селе был учрежден Царскосельский местный лазарет 2-го класса, рассчитанный на триста больных низших чинов. Согласно штату, в нем работали пятнадцать медицинских чинов и восемьдесят восемь человек обслуживающего персонала. Для работы в Царскосельском местном лазарете привлекались высококвалифицированные специалисты в области медицины, применялось новейшее оборудование. В частности, здесь появился один из первых рентгеновских кабинетов в России. Строительством зданий для военных госпиталей занимался Инженерный департамент Военного министерства, который широко применял типовые («образцовые») проекты. Однако в Царском Селе решили использовать строения бывшего Почтового двора.
Перестройка бывшего Почтового двора для расширения военного госпиталя производилась в 1837–1840 гг. В него включили здание бывшего герберга, примыкающий к нему одноэтажный объем каретника и каменную ограду. Выступающая за линию фасада часть Почтового дома постройки 1805–1806 гг. и бывший дом Чеблокова при этом были разобраны. В результате сохранившееся до нашего времени главное здание госпиталя заняло весь периметр бывшего участка Почтового двора по Волконской улице и Гатчинскому шоссе.
Ранее открытая площадь перед госпиталем превратилась в сквер, или «палисадник», с элементами регулярной и пейзажной планировки, о которой и сейчас напоминают разросшиеся деревья. Внутри участка устроен пейзажный сад, ныне полностью утраченный. По его периметру располагались баня, жилые и хозяйственные флигели. Хозяйственный двор с кузницей, кладовыми с погребами и сараями, конюшнями доходил до Фуражной улицы. На углу Фуражной и Госпитальной находилась каменная часовня Святого Николая Чудотворца для отпевания умерших больных.
Главное здание госпиталя с двусторонней коридорной планировкой заняли палаты на триста больных, приемная, аптека, помещение для прислуги и две квартиры для лекаря и врача-ординатора. В госпитале имелась домовая церковь во имя Святого Николая Чудотворца, устроенная на третьем этаже со стороны главного входа и освященная в 1842 г. Небольшая звонница была устроена над главным входом на крыше (она сохранилась). К торцу госпиталя со стороны Провиантских магазинов по Гатчинскому шоссе примыкала одноэтажная гауптвахта. До настоящего времени здание сохранилось без значительных изменений. В советские годы здесь находилась Школа младшего авиационного состава.
Рядом с госпиталем пространство между Госпитальной и Огородной улицами занимает живописный комплекс
Эти здания, построенные в 1773–1775 гг. по проекту архитектора В.И. Неелова для размещения Вотчинного правления Села Царского и скотного двора[247], архитекторы В.И. Неелов и Ч. Камерон в 1779–1780 гг. приспособили для Присутственных мест города София. На их архитектуру в переходных формах от барокко к раннему классицизму впоследствии ориентировались при строительстве новых полковых казарм. После возвращения Гусарского полка из похода в 1814 г. при доме командира начал формироваться полковой фурштатский двор, на котором размещались постройки для общего использования. Обучение гусар верховой езде с начала пребывания в Царском Селе производилось в Придворном манеже на Садовой улице, однако дополнительно под полковой манеж в 1814 г. приспособили каменное здание бывшего скотного двора.