Architektonicky nejzajímavější částí budovy Zemské porodnice je kaple sv. Kříže. Je umístěna v prvním patře, nad vstupním vestibulem. Prostor kaple je tvořen bohatou hvězdicovou sklípkovou klenbou, která je svedena ve střední sloup. V kapli se nachází mramorová křtitelnice, kredenční mramorový oltář, novogotická dubová zpovědnice a kůr s varhanami. Malířská výzdoba podle návrhu Adolfa Liebschera a Adolfa Körbera pochází z roku 1902.
V průběhu stavby nastaly nečekané komplikace. V roce 1870 architekt Josef Hlávka, pravděpodobně vlivem nadměrného pracovního nasazení, částečně ochrnul. Byl odkázán na pojízdné křeslo a přesídlil z Prahy na svůj zámek v Lužanech, kde se léčil. Z Lužan stavbu do jejího zdárného konce řídil konzultačně prostřednictvím stavitele Čeňka Gregora (1848–1917).
V roce 1875 byla budova Zemské porodnice slavnostně uvedena do provozu. Informaci o prvním zde narozeném dítěti se dozvídáme z Národních listů, které přinesly 28. dubna 1875 stručnou zprávu: „Nová porodnice již odevzdána jest svému účelu. Předevčírem večer přijala prvého novorozence, holčičku. Matka její jest Barbora Koutná z Rožmitálu.“
Dne 14. 2. 1945 byla při bombardování Prahy částečně zasažena i budova porodnice.
Pro svoji mimořádnou architektonickou hodnotu a význam v dějinách lékařství je areál Hlávkovy porodnice prohlášen za chráněnou kulturní památku.
Od 50. let 20. století přestala kaple vinou společenských změn sloužit svému původnímu účelu. Vstupní dveře byly vyplněny neprůhledným bedněním a prostory kaple sloužily jako skladiště. V roce 1997 byla kaple pod dohledem Státního ústavu památkové péče zrestaurována a ve stejné době v ní byla slavnostně odhalena socha Josefa Hlávky od akademického sochaře Josefa Mařatky, kterou klinice darovala Hlávkova nadace. Od 90. let 20. století probíhá v budově po etapách přestavba jejích interiérů, při níž se daří skloubit moderní lékařské standardy s hodnotami historické architektury. V přízemí jsou umístěna oddělení gynekologie a gynekologické operační sály, v prvním patře pak porodnická oddělení, porodnické sály a neonatologie.