Virksomheten omfatter spesialisthelsetjenester innen somatikk og psykisk helsevern, og er lokalisert på flere steder i Sør-Trøndelag fylke.
1902-bygget på Øya i TrondheimDe fleste tilbudene ligger i Trondheim med anlegg på Øya, Østmarka, Brøset og Lian. St. Olavs Hospital har tre distriktspsykiatriske sentre, to i Trondheim og ett i Orkdal. Orkdal Sjukehus, Nye Røros sykehus og Hysnes Helsefort er en del av den kliniske virksomheten.
St. Olavs Hospital er universitetssykehus for Midt-Norge for 697 000 innbyggere pr 1. januar 2013, og lokalsykehus for befolkningen i fylket med vel 300 000 innbyggere. Gjennom et etablert samarbeid med kommunene ønsker sykehuset å legge til rette for gode pasientforløp mellom første- og andrelinjetjenesten, så vel som internt i sykehuset
