Санаторий «Углич» начал строиться в 1970 году по распоряжению Министерства мясной и молочной промышленности России в качестве пансионата - профилактория для работников этого ведомства. Здравница вступила в строй действующих 9 мая 1975 года в статусе пансионата - профилактория Угличского Всероссийского научно-исследовательского института маслоделия и сыроделия. Основную часть первых отдыхающих составили ветераны Великой Отечественной войны. К открытию медицинского учреждения по соседству, в поселке Алтыново, были введены два пятиэтажных дома для персонала профилактория. Через четыре года, в 1979 году, для этих же целей ввели еще одну «пятиэтажку». В 1979 году произошло важное событие в истории здравницы, определившее ее дальнейшую судьбу: профилакторий-пансионат перевели в прямое подчинение Российской Академии сельскохозяйственных наук (РАСХН).
По мере становления учреждения благоустраивалась территория санатория, расширялся перечень медицинских программ, в том числе и методика лечения эксклюзивной минеральной водой из собственной скважины глубиной 180 метров. В 2000-м году вдоль главного корпуса санатория со стороны Волги была высажено 500 сосен. Сегодня подросшая сосновая аллея совместно с волжским чистым воздухом создает уникальный микроклимат санатория.
В 2009 в рамках развития инфраструктуры санатории был введен бассейн с длиной дорожки 25 метров. Это заметно расширило оздоровительные возможности здравницы.
В октябре 2013 года произошло объединение государственных академий РАМН (Российской академии медицинских наук) и РАСХН с РАН (Российской академии наук). При этом РАСХН стала Отделением сельскохозяйственных наук РАН, а её учреждения, в том числе здравница «Углич», вошли в состав Федерального Агентства Научных Объединений (ФОНО). Помимо «Углича» в систему медицинских учреждений РАН вошли еще три санатория - кисловодский, новороссийский и Ленинградской области. Учреждение получило свое сегодняшнее название - «Федеральное государственное бюджетное учреждение здравоохранения Санаторий «Углич». Под этим названием здравница в 2018 году вошла в систему Министерства науки и высшего образования.
За свою более чем 46-ти летнею деятельность санаторий «Углич» оправдал свою социальную предназначенность, приняв на лечение и оздоровительный отдых около 150 тысяч человек. Учреждение не один раз становилось площадкой для российских и международных форумов ученых. Здесь отдыхали известные деятели театра и кино: Станислав Говорухин, Татьяна Доронина, Елена Дробышева, Лев Дуров и другие. В 2004-м году санаторий и его окрестности стали местом съемок художественного фильма «Весьегонская волчица» (Режиссер Николай Соловцев).
