Intorno alla metà del XIII secolo l'ospedale passò sotto la giurisdizione del Comune di Prato che avocò a sé la nomina dei rettori ed il controllo dell'organizzazione interna e della gestione patrimoniale dell'ente. Il documento più antico attestante tale passaggio risale al 24 marzo del 1253 quando l'ospedale, ormai completamente laicizzato, venne esentato da tasse e gabelle ecclesiastiche ed ebbe come Governatore Bonavia Pinzochero.
Da un primo inventario delle masserizie dell'Ospedale, redatto nel 1273 dallo Spedalingo Matteo di Graziadei, sappiamo che all'epoca l'infermeria disponeva di ben 23 letti.
Nella prima metà del XIV secolo per rendere l'istituto più adatto a soccorrere una popolazione notevolmente accresciuta di numero, venne costruito il "Pellegrinaio nuovo" da destinarsi al ricovero dei soli infermi di sesso maschile. La costruzione del Pellegrinaio comportò una riorganizzazione degli spazi nell'edificio preesistente, che venne adibito all'accoglienza delle donne inferme e dei gettatelli e dove venne realizzata una nuova cucina con refettorio e ampliata la Spezieria.
I lavori di ampliamento testimoniano come l'ospedale avesse ormai assunto un ruolo di preminenza rispetto a tutti gli altri ospedali cittadini. Persino l'epidemia di peste nera del 1348, che rese ancor più evidente l'utilità dell'istituto, ne favorì lo sviluppo grazie al moltiplicarsi dei lasciti testamentari effettuati da coloro che in quel luogo avevano trovato conforto e assistenza.
Neppure il mutare della situazione politica pratese, con la perdita della autonomia comunale e la definitiva sottomissione a Firenze nel 1351, influì sul processo di crescita e l'ospedale continuò ad ampliarsi, ad arricchirsi e ad incrementare l'assistenza ai pellegrini, agli ammalati ed ai fanciulli abbandonati.
Ne danno evidente testimonianza gli inventari dei beni mobili ed immobili, redatti dai rettori su istanza comunale al fine di una migliore amministrazione dell'ente, dai quali risulta che l'istituto disponeva, oltre che di case e mulini, anche di un consistente patrimonio fondiario.
Nel 1512 Prato, come Firenze, di cui ormai seguiva le sorti politiche, venne sottoposta a saccheggio da parte delle truppe spagnole giunte in conseguenza della restaurazione repubblicana e della cacciata dei Medici del 1494. Il sacco di Prato recò gravi danni a tutte le strutture ospedaliere cittadine che furono oggetto di furti e appropriazioni indebite, tanto che nel dicembre del 1512 papa Giulio II autorizzò l'arcivescovo di Firenze, il proposto di Prato e il vicario del vescovo di Pistoia a scomunicare coloro che ancora trattenevano beni di proprietà degli ospedali.
Il passaggio e la successiva permanenza in città delle truppe imperiali spagnole, di cui rimangono interessanti tracce nella documentazione, l'epidemia di peste del 1526 e le successive spese imposte dal Comune per riparare ai danni subiti, portarono al dissesto economico molti enti assistenziali pratesi. Per porvi rimedio nel 1537 Cosimo I, nel quadro di una vasta opera di riforme istituzionali, emise un'ordinanza finalizzata a risollevare le finanze di tali enti; ad essa seguirono i nuovi statuti pubblicati nel 1545 che, anche se con amministrazioni separate, stabilirono l'unione dell'Ospedale della Misericordia con quello di San Silvestro.