Külliyenin en özgün ve Osmanlı mimari tarihinde eşi olmayan yapısı darüşşifadır. Kapısındaki kitabenin son mısrası, Hadika’ya göre, “Darü’ş-şifa vafi-i nas cihan” dır ve 957/1550’ye tekabül etmektedir. Külliyenin diğer yapılarının aksine kuzeyden ilginç bir girişle geçilen sekizgen planlı bir açık avlu etrafında düzenlenen bu yapı, kubbe ile örtülü bu mekanlardan oluşan bir kompozisyonun ulaşabileceği esnekliğin ve Sinan’ın mekan düzenleme dehasının en güçlü örneğidir. Avluya açılan iki kubbeyle örtülü eyvandan on birer kare-kubbe ünitesine geçilmektedir. Burası hem ilaç verilen, hem de tımarhane ödevi gören ana bölümdür. Arkadaki yapıya bir kol olarak eklenen ve imaretle darüşşifa arasında kalan yoldan girilen bölümdeki iki bağımsız odanın ise ilaç hazırlamak için kullanıldığı düşünülebilir. Darüşşifa avlusundan geçilen kuzeydeki küçük avluda helalar düzenlenmiştir.