Психиатрическая служба, появилась в Воронежском крае в 1783 году с открытием дома для «сумасшедших» при Приказе общественного призрения. В 1890 году в селе Орловка близ города Воронежа создана губернская земская психиатрическая больница. В 1924 году городское отделение психиатрической больницы переименовано в городской нервно-психиатрический диспансер на 100 коек.

В 1931-1948 годах диспансер стал именоваться 10-й городской клинической психиатрической больницей. С 1948 года больница вновь получила статус психоневрологического диспансера.

С 1927 года по 1941 год количество больничных коек увеличилось почти в 3 раза (с 420 до 1 215). В годы Великой Отечественной войны областная психиатрическая больница (бывшая губернская земская психиатрическая больница) и ряд других психиатрических учреждений, в том числе больница «Орловка», были разрушены гитлеровцами.

В 1950-1960-е годы число больничных коек увеличилось с 1 200 до 1 700. В 1953 году городской психоневрологический диспансер был преобразован в областной. В 1961 году при нём организована бригада неотложной психиатрической помощи. В 1960 году построен новый лечебный корпус психоневрологической больницы «Орловка», организованы женское наркологическое отделение и диспансерное отделение. В 1962 году на базе больницы открыто медицинское училище. В 1967 году Воронежский областной диспансер вновь реорганизован в городской, функции организационно-методического центра психиатрической помощи возложены на областную психиатрическую больницу, при которой создано диспансерное отделение.

В 1970-е годы в районах Воронежской области открыты психиатрические кабинеты и отделения при Центральных районных больницах, количество больничных коек составило 2 200, число врачей - психиатров и невропатологов - 250 (в 1940-1960 годах). В 1979 году в загородной зоне построено здание городской психиатрической больницы на 660 коек (посёлок Тенистый). С 1980 года областная психиатрическая больница является клинической базой кафедры психиатрии Воронежской государственной медицинской академии. В 1989 году на базе диспансерного отделения городской психиатрической больницы (улица 20-летия Октября) был образован областной психоневрологический диспансер. В 2006 году областной клинический психоневрологический диспансер объединился с областной клинической психиатрической больницей (посёлок Орловка) и городской психиатрической клинической больницей.

Крупными психоневрологическим учреждением Воронежской области являются межрайонная психиатрическая больница «Танцырей» и Борисоглебский межрайонный психоневрологический диспансер.

Главные врачи Воронежской областной психиатрической больницы: Н.Н. Баженов (1892-1901), Н.А. Вырубов (1901-1907), В.Н. Ергольский (1907-1917), С.С. Сергиевский (1917-1920), в 1920-1935 годах - П.Н. Скуратов, С.В. Суровкин, В.П. Славолюбов, К.К. Спицин (1935-1941), М.К. Кашеварова (1943-1950), О.Н. Юркевич (1950-1953), П.В. Сычев (1953-1957), 3.А. Манина (1957-1960), А.Е. Тишин (1960-1967), К.В. Тумакова (1967-1997), С.В. Ларских (1997-2006).

Главные врачи диспансерной службы: П.Н. Скуратов (1924-1930), К.К. Спицин (1930-1935), Т.С. Яшкин, в 1935-1943 годах - П.А. Михайлова, М.М. Айбиндер, В.К. Горбачев (с 1953 года), Г.А. Скрыпченко (1970-1975), В.И. Муратов (1975-1980), В.М. Кизяковский (1989-2003), Э.В. Эльтекова (с 2003 года).