Во время Русско-японской войны правление предоставило санаторий в распоряжение императрицы Александры Федоровны для устройства временного военного лазарета, который находился здесь в 1904–1906 гг., до окончания строительства постоянного здания. Эвакуированных из Маньчжурии раненых офицеров и нижних чинов сюда доставлял Собственный санитарный поезд, сформированный в Петербурге на средства императрицы Александры Федоровны. Уполномоченным Ее Величества на поезде был полковник лейб-гвардии Преображенского полка Ф.Н. Пешков, зарекомендовавший себя как хороший организатор и назначенный в 1906 г. на пост начальника Царскосельского дворцового правления. В конце 1906 г. лазарет перевели в построенное для него здание в Баболовском парке – Приют увечных воинов. При возвращении Санаторию для детей его здания, как сообщает Вильчковский, «Ее Величеству благоугодно было подарить выстроенные для лазарета по Ее повелению служебные дома». Их выстроили в 1905–1906 гг., и они сохранили черты архитектуры модерна до настоящего времени (дом 54 надстроен третьим этажом в 1980-е).
Санаторий для детей вновь открыли в 1907 г. В нем имелись образцовая операционная и рентгеновский кабинет. По уставу сюда принимали детей, страдающих туберкулезом костей, перенесших тяжелые операции и нуждающихся в отдыхе и лечении чистым воздухом. Применялось, главным образом, диетическое и гигиеническое лечение, особое внимание уделялось благотворному воздействию свежего воздуха. Для этих целей использовались открытые галереи, опоясывавшие здание санатория. В Царском Селе с 1860-х гг. существовала подобная лечебница доктора А.А. Эбермана, которая также находилась в Отдельном парке со стороны Московского шоссе (ныне – Московское шоссе, 7–9). Председателем правления санатория в 1914 г. был Г.Г. Гильзе-фон-дер-Пальс, начальником – О.М. Витушкина, директором – Н.И. Грус, врачом – Эльмар Карлович Фишер.
Главное здание, ранее «опоясанное большими галереями», расположено в глубине парка на террасе. Его окружает запущенный сад. Утрачены пруд и пейзажная планировка дорожек. Галереи, видимо, находились со стороны западного торцового фасада, ориентированного в сторону Павловского шоссе, и по сторонам ризалита на садовом южном фасаде. Здесь во втором этаже еще сохранилась дверь для выхода на давно несуществующую галерею и лестницу. Галереи были необходимы, поскольку, согласно специализации санатория, требовалось длительное нахождение пациентов на свежем воздухе в любое время года. Подобная практика в то время получила широкое распространение в медицинских и детских учреждениях.
Автор постройки не установлен, однако ряд композиционных особенностей облика позволяет предположительно назвать архитектора С.А. Данини. Характерные черты его почерка присущи общему объемно-пространственному решению и характеру обработки фасадов. В арсенале средств – асимметричный план, повышенная центральная часть здания, сочетание оштукатуренных деталей и кирпичной кладки, рустованные лопатки, проемы более крупных размеров в качестве акцентов. Второстепенные фасады оформлены более сдержанно по сравнению с главным. Прямоугольные окна конструктивистского вида Данини применил также и в здании Приюта увечных воинов. Их обработка напоминает восточный фланг главного фасада санатория. Правда, в известных публикациях о зодчем эта работа не упоминается. Для объективности необходимо отметить, что в ряду схожих общих признаков можно назвать и другие подходящие по времени строительства здания в Царском Селе (и не только здесь), авторами которых были архитекторы А.В. Друкер (здание детского приюта), Л.П. Шишко (Реальная гимназия).