Історія кафедри педіатрії тісно пов’язана із історією Харківського імператорського університету, який був урочисто відкрито у 1805 р. На момент відкриття університету до його складу входило медичне відділення, серед 10 кафедр якого була й кафедра повивального мистецтва де викладалися жіночі хвороби та хвороби новонароджених. У 1875 р. Рада медичного факультету визнала курс дитячих хвороб обов’язковим, так як із відкриттям міської дитячої лікарні князя Крапоткіна з’явилася можливість проведення клінічних занять зі студентами. 12 січня 1892 р. за рішенням Ради медичного факультету було створено самостійну кафедру педіатрії.
Завідувачем кафедри став Пономарьов Михайло Дійович, який ще з 1875 р. викладав самостійний курс дитячих хвороб. Пономарьов М. Д. закінчив у 1868 р. медичний факультет Харківського університету і працював ординатором акушерської клініки. У 1873 р. захистив дисертацію «О происхождении кровяных околоматочных опухолей» на здобуття звання доктора медицини. Основними науковими роботами професора Пономарьова М. Д. є: «Об оживлении мнимоумерших новорожденных» (1871 р.) та «Болезни новорожденных» (1879 р.), які є першими вітчизняними посібниками з неонатології.
Вагомий внесок у розвиток педіатрії як окремої галузі медицини зробив видатний вчений, лікар, професор Троїцький Іван Віссаріонович, який працював на кафедрі дитячих хвороб медичного факультету Харківського університету з 1902 по 1923 рр. За дисертацію «Материалы к учению об эпидемическом перипаротите» (1883 р.) військово-медичною академією удостоєний ступеня доктора медицини. У 1891 р. заснував у м. Києві благодійне «Товариство надання допомоги хворим дітям». У 1900 р. очолив «Київське товариство дитячих лікарів», організував кабінет безкоштовної видачі знезараженого коров’ячого молока «Крапля молока» в Києві та Харкові.
Під час роботи на кафедрі професор Троїцький І. В. заснував та очолив «наукові ради», був також головою «Союза для борьбы с детской смертностью в России», який він створив у Харкові. Профессор Троїцький І. В. видав «Курс лекций о болезнях детского возраста» (1887 р.) – перший підручник з педіатрії в Україні.
У 1920 р. медичний факультет Харківського імператорського університету був об’єднаний із Жіночим медичним інститутом і на їх основі створено Харківський медичний інститут.
З отриманням Україною незалежності при Харківському національному університеті імені В. Н. Каразіна у 1993 р. відновлено медичний факультет (факультет фундаментальної медицини). 4 листопада 1997 р. була організована кафедра «Педіатрії, акушерства та гінекології». У 2008 р. кафедру педіатрії, акушерства та гінекології перейменовано в кафедру педіатрії. З моменту заснування до 2016 р. кафедру очолював Коренєв Микола Михайлович, доктор медичних наук, професор, Заслужений діяч науки та техніки України, директор ГУ «Інститут охорони здоров’я дітей та підлітків НАМН України».
З моменту відкриття кафедри професор Коренєв М. М. приділяє значну увагу науковій та педагогічній діяльності. Предметом його досліджень, перш за все, є актуальні питання клінічної педіатрії: визначення патогенетичних механізмів формування артеріальної гіпертензії і хронічної серцевої недостатності у дітей і підлітків на тлі патології міокарду, розробка методів лікування ті реабілітації (створено наукову школу «Артеріальна гіпертензія у дітей та підлітків»), розробка неінвазивних методів діагностики ті лікування захворювань шлунково-кишкового тракту (лазеро- і магнітотерапія, використання газочутливих сенсорів). З ім’ям професора Коренєва М. М. пов’язані здобутки вітчизняної педіатрії у розв’язанні медико-соціальних проблем дітей-інвалідів із соматичною патологією, дітей-сиріт та дітей, позбавлених батьківського піклування. Професор Коренєв М. М. бере участь у науковому супроводженні національних та державних програм «Діти України», «Здоров’я нації», «Профілактика та лікування артеріальної гіпертензії в Україні», є організатором багатьох науково-практичних конференцій та симпозіумів.
З 2016 р. до теперішнього часу кафедру педіатрії медичного факультету Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна очолює доктор медичних наук, професор В’ячеслав Григорович Чернуський.
Керуючись традиціями класичної університетської освіти, з третього курсу до наукових досліджень активно долучаються студенти. Отримані ними результати доповідаються на засіданнях наукового гуртку, студентських наукових конференціях, публікуються в журналах та збірниках наукових праць.На кафедрі педіатрії обов’язковим є інформаційне забезпечення діяльності у сфері наукових досліджень, зокрема, здійснення заходів щодо забезпечення викладачів необхідними їм для проведення наукової роботи матеріалами із фондів бібліотеки університету, бібліотек міста Харкова та баз даних закордонних інформаційних центрів та наукових видавництв світу. Співробітниками кафедри на клінічних базах щорічно виконується великий обсяг лікувальної роботи, організовуються міжнародні науково-практичні конференції. Високі показники роботи співробітників кафедри педіатрії свідчать о збереженні кращих традицій харківської школи педіатрів, які було закладено на медичному факультеті Харківського імператорського університету.