Головний медичний заклад міста — Іллічівська Басейнова лікарня на водному транспорті МОЗ України, що має 13 відділень, зокрема, хірургічне, травматологічне, дитяче, акушерське, терапевтичне, кардіологічне, неврологічне, гінекологічне, інфекційне, функціональної діагностики та біохімічну лабораторію. Медичну допомогу пацієнтам надають лікарі 34 спеціальностей, серед яких чотири кандидати медичних наук, один кандидат біологічних наук, один доктор медичних наук, професор.

Історія цього медичного закладу, розпочалася 60 років тому.

— Чорноморськ (зі статусом міста обласного підпорядкування) розташований за 30 км від Одеси на правому березі Сухого лиману. Робоче селище почало активно розвиватися як місто-порт у другій половині 50-х років завдяки будівництву Іллічівського морського торгового порту та судноремонтного заводу.

Першою лікувально-профілактичною установою на території селища Іллічівськ був лікарський пункт охорони здоров’я, організований у 1952 р. під керівництвом лікаря Ганни Котової, де працювали троє лікарів. У 1955 р., з початком будівництва Іллічівського судноремонтного заводу, було побудовано і відкрито двоповерхову будівлю, де розмістили лікарню і поліклініку.

Через три роки Одеський міський відділ охорони здоров’я передав закладу підпорядкування Чорноморсько-азовського водздороввідділу (ЧАВЗО). Його перейменували на Лікарню моряків порту Іллічівськ ЧАВЗО. У 70–80-х роках тривала розбудова матеріально-технічної бази лікарні: було здано в експлуатацію новий лікарняний корпус, відкрито поліклініку-медсанчастину на 250 відвідувань на день, побудувано гараж і стоматологічну поліклініку.

У 1995 р. Іллічівська портова лікарня на водному транспорті наказом МОЗ України була підпорядкована Міністерству охорони здоров’я України. У 1998 р. вона змінила назву на Іллічівська Басейнова лікарня на водному транспорті МОЗ України. До складу лікарні увійшла поліклініка смт Александрівка.

У 2002–2008 рр. до основного корпусу лікарні добудували триповерхові приміщення, в яких запрацювали додаткові 4 операційні, відділення анестезіології та реанімації з 12 ліжками інтенсивної терапії, додаткові приміщення під палати неврологічного і травматологічного відділень, конференц-зал стаціонару, новий корпус харчоблоку лікарні. На базі поліклініки смт Александрівка було відкрито відділення сімейної медицини і загальної практики.