Das Marienhospital Osnabrück wurde 1859 auf Initiative des damaligen Bischofs Paulus Melchers gegründet. Das Dechantenhaus von St. Johann wurde geräumt und eine Station eingerichtet. So entstand am 20. August 1859 das Bischöfliche Krankenhaus in Osnabrück unter der Ärztlichen Leitung von Dr. Hermann Vezin. Die pflegerische Arbeit lag in den Händen dreier Barmherziger Schwestern vom Heiligen Karl Borromäus aus Trier. Seinen Namen verdankt das Marienhospital der Landesfürstin Königin Marie von Hannover, die gleichzeitig das Patronat für die Gründung übernahm.

1982 wurde das Marienhospital Osnabrück akademisches Lehrkrankenhaus der Medizinischen Hochschule Hannover und beteiligt sich seither an der theoretischen und praktischen Ausbildung von Medizinstudenten.

2002 war das MHO Gründungsmitglied des Krankenhausverbundes, der sich 2008 in Niels-Stensen-Kliniken umbenannte.