Інститут було створено у 1907 році відповідно до рішення 31 з’їзду гірничопромисловців як Медико-механічний інститут з метою лікування робітників, які отримали каліцтво на підприємствах гірничорудної промисловості. Засновником та першим директором (1907-1925 рр.) був К.Ф. Вегнер – видатний організатор і талановитий вчений, який зумів перетворити закритий вузькоспеціалізований заклад в наукову установу ортопедо-травматологічного профілю.

В 1925 році Інститут було розширено і реорганізовано в Український НДІ ортопедії та травматології та на нього були покладені функції центрального інституту в республіці.

В 1926 році директором інституту призначено М.І. Ситенко. Під його керівництвом була створена сучасна система надання ортопедо-травматологічної допомоги населенню (дитячому та дорослому) України та організована мережа ортопедо-травматологічних закладів і науково-організаційних пунктів Інституту у багатьох регіонах України, кафедри ортопедії та травматології.

З 1927 року за ініціативою інституту почав видаватися єдиний у тодішньому СРСР журнал «Ортопедія та травматологія».

В 1940 році директором інституту та головним редактором журналу став Я.Г.Дубров, а установі було присвоєно ім’я професора М.І. Ситенка. З початком Великої Вітчизняної війни на базі Інституту було створено евакогоспіталь, а Інститут було евакуйовано до Новосибірська.

Після визволення Харкова в 1943 р. Інститут поновив свою діяльність як Український НДІ ортопедії та травматології ім. проф. М.І. Ситенка. Директором інституту був призначений М.П. Новаченко, учень та послідовник М.І. Ситенка. В цей час перед Інститутом постають непрості завдання відновного лікування наслідків травм воєнного часу, поліомієліту, виробничого та дитячого травматизму.

К.Ф. Вегнер

М.І. Ситенко

Я.Г. Дубров

М.П. Новаченко

О.О. Корж

М.О. Корж

З 1965 до 1996 року інститут очолював академік НАН і АМН України О.О.Корж. У 1965 р. Інститут за рішенням Ради Міністрів УРСР реорганізовано у Харківський НДІ протезування, ортопедії та травматології ім. проф. М.І. Ситенка. У 1974 р. у зв’язку з передачею відділу протезування і протезобудування в систему Мінсоцзабезпечення заклад перепрофільовано в Харківський інститут ортопедії та травматології ім. проф. М.І. Ситенка МОЗ України. У цей період в інституті відбувається становлення ортопедичної вертебрології, широке впровадження в медицину корундової кераміки, систем і конструкцій стрижньових дистракційно-компресійних апаратів, консервації кісткових тканин і подальша їх трансплантація, розробка проблем хірургії таза, сколіотичної хвороби, регенерації кісткової та хрящової тканин. В 1996 році директором інституту став професор М.О. Корж, який очолював інститут до 2023 року.

У 2000 році Інститут увійшов до складу Національної Академії медичних наук як головна наукова установа, що займається проблемами патології хребта та суглобів і виконує відповідну координаційну роботу щодо наукових досліджень та організаційних заходів в цій галузі.

У 2023 році на посаду директора Інституту був обраний Бондаренко Станіслав Євгенович, д-р мед.наук, генеральний секретар Європейського товариства кульшового суглоба (EHS), національний представник України у SICOT.

Бондаренко С.Є. є автором 112 наукових публікацій, з них: 60 статей у наукових фахових виданнях в Україні та за кордоном, 96 тез, опублікованих у матеріалах конференцій, 2 розділи у 2-х підручниках, 4 розділи – в 3 монографіях, методичні рекомендації, 9 патентів України.