1964年（昭和39年）9月に東京都赤十字血液銀行として開設され、同年12月に東京都赤十字血液銀行から東京都赤十字血液センターに改称された[1]。
その後、1967年（昭和42年）6月に 東京都葛飾赤十字血液センター（現東京都赤十字血液センター葛飾出張所）、1968年（昭和43年）6月に東京都大田赤十字血液センター（現東京都赤十字血液センター大田出張所）、1970年（昭和45年）5月に東京都八王子赤十字血液センターを開設した[1]。
2015年（平成27年）12月には新宿区若松町に移転した[2]。