Budovu Zemské porodnice navrhl a v letech 1865–1875 postavil přední český architekt a stavitel Josef Hlávka (1831–1908). Josef Hlávka čerpal inspiraci pro budovu porodnice ve významných evropských porodnicích v Bruselu, Paříži a Vídni. Prostudoval i dostupnou lékařskou literaturu o porodnictví. Chtěl, aby projekt a jeho následná realizace co nejlépe vyhovovaly svému účelu. Pro vnější vzhled Josef Hlávka zvolil severoněmecký novogotický sloh a navrhl stavbu tvořenou soustavou šesti pavilonů s jedenácti trakty a s vnitřním obdélníkovým nádvořím. Pavilonový systém umožňoval v případě potřeby uzavřít jednotlivé části budovy a zamezit tak šíření infekce.

V budově Zemské porodnice byla zřízena i dvě luxusní tajná oddělení se zvláštními vchody přímo z ulice, kde mohly v tajnosti porodit šlechtické a měšťanské dcerky, které neplánovaně přišly do jiného stavu. Součástí porodnice byl i nalezinec – sem odkládaly děti matky, které se o ně nemohly kvůli nouzi starat.

Architektonicky nejzajímavější částí budovy Zemské porodnice je kaple sv. Kříže. Je umístěna v prvním patře, nad vstupním vestibulem. Prostor kaple je tvořen bohatou hvězdicovou sklípkovou klenbou, která je svedena ve střední sloup. V kapli se nachází mramorová křtitelnice, kredenční mramorový oltář, novogotická dubová zpovědnice a kůr s varhanami. Malířská výzdoba podle návrhu Adolfa Liebschera a Adolfa Körbera pochází z roku 1902.

V roce 1875 byla budova Zemské porodnice slavnostně uvedena do provozu. Prvním zde narozeným dítětem byla 28. dubna dcera Barbory Koutné z Rožmitálu. Pro svoji mimořádnou architektonickou hodnotu a význam v dějinách lékařství je areál Hlávkovy porodnice prohlášen za chráněnou kulturní památku. V posledních letech se v této porodnici narodí kolem 4500 dětí ročně.