Nel 1630 con le Regole barberiniane, stabilite dal cardinal protettore della confraternita Francesco Barberini, si comincia a snaturare l'originario carattere filantropico dell'istituzione e ad introdurre principi di carattere chiaramente reclusivi e coattivi, con i quali veniva abbandonata qualunque ipotesi di riabilitazione che pure si intravedeva nella vocazione caritativa della primitiva organizzazione. Tale tendenza reclusiva si tradusse presto in un aumento della popolazione dei ricoverati che, a fronte di una iniziale capacità ricettiva limitata a poche decine di persone, per tutto il '600 si collocherà intorno al centinaio di individui, divisi tra maschi e femmine.
Nel 1725 si interrompe l'autonomia amministrativa dell'ospedale che venne unito amministrativamente all'ospedale di S. Spirito, il principale nosocomio di Roma. In questa occasione, su intervento diretto di papa Benedetto XIII, l'ospedale venne trasferito dalla prima sede, posta nel centro di Roma in piazza Colonna, presso nuovi locali in via della Lungara a Trastevere, contigui al santo Spirito, locali che si rivelarono in breve tempo angusti e poco adatti alle sue esigenze ricettive.
Nel periodo della dominazione francese il governo dell'Istituto venne affidato alla neoistituita Commissione amministrativa degli ospedali.
Durante la Restaurazione e per tutta la prima metà dell'Ottocento, l'ospedale subì una continua alternanza di amministrazioni in autonomia o in unione all'ospedale di Santo Spirito. In questo periodo continuò ad aggravarsi la grave situazione ambientale ed assistenziale dovuta innanzitutto al grande affollamento (dai 119 censiti nel 1812 si assiste ad una progressiva moltiplicazione dei ricoverati che arriveranno ai 503 nel 1861), all'inadeguatezza strutturale della sede di via della Lungara ed all'urgenza di una riorganizzazione dei servizi medici ed assistenziali del manicomio, denominazione questa ormai entrata stabilmente in uso.
Nel 1850, con il motu proprio di Pio IX, tutti gli ospedali di Roma vennero riuniti sotto un'unica Commissione amministratrice. Con la presidenza del card. Morichini si cominciò a prevedere anche per il manicomio una struttura di tipo ospedaliero: venne chiamato alla direzione sanitaria Giovanni Gualandi, medico alienista che già aveva lavorato presso il manicomio di Bologna, con il compito di riformare i ruoli medico ed infermieristico. Si deve in particolare a lui l'impianto dell'archivio sanitario dell'ospedale e quindi della modulistica delle cartelle cliniche, dei registri medico statistico nosologico, del movimento giornaliero dei ricoverati, delle registrazioni delle diete. Il problema della sede trovò in questi anni una soluzione parziale con l'acquisizione delle ville Barberini e Gabrielli, situate nel vicino Gianicolo, ristrutturate ed ampliate dall'architetto Francesco Azzurri, ma poi destinate prevalentemente ai ricoverati paganti.
Negli ultini anni del governo pontificio, nonostante le dimissioni del Gualandi si assiste ad un consolidamento della situazione dell'ospedale che arriverà ad ospitare, all'arrivo dei piemontesi nel settembre 1870, oltre le 600 unità.
Con il passaggio allo Stato unitario, il manicomio assunse lo status di opera pia, in base alla legge del 3 agosto 1862 e continuò ad essere amministrata dalla rinnovata Commissione amministrativa degli ospedali fino al 1891. In questi anni il Santa Maria della Pietà divenne il manicomio di riferimento per l'intera provincia di Roma, allora quasi corrispondente all'attuale territorio laziale.
Nel 1891 si avviarono le trattative per la cessione del Manicomio all'Amministrazione provinciale di Roma, cessione che si concretizzò pienamente, dopo alterne vicende, solo nel 1919. Al 1908 risale l'avvio dei lavori di costruzione della nuova sede del manicomio provinciale presso l'area di S. Onofrio in campagna, presso la via Trionfale, sede che venne inaugurata nel 1914. Il nuovo complesso era costituito da 37 edifici su un'area di 53 ettari e comprendeva oltre alle strutture amministrative e sanitarie anche centri di artigianato e opifici; era annessa una azienda agricola di 93 ettari destinata al mantenimento del complesso. Progettata per contenere 1000 pazienti arrivò, negli anni successivi, a contenerne fino a 3500, mentre si dovette procedere alla creazione di due succursali a Ceccano ed a Rieti, trasformati in manicomi provinciali dopo il 1927, con la creazione delle province di Frosinone e Rieti.
Verso la fine degli anni '60 le istanze antireclusive del nuovo indirizzo della psichiatria portarono ad una progressiva apertura e trasformazione della vita dei ricoverati del manicomio, con esperienze terapeutiche fino alla legge Basaglia n. 180 del 13 maggio 1978.
L'ospedale psichiatrico venne chiuso a seguito dell'istituzione del Servizio sanitario nazionale (L. 23 dicembre 1978, n. 833) e l'attribuzione delle competenze alle Unità saniatrie locali. Dal 1995 il patrimonio ospedaliero venne attribuito alla neoistituita Azienda sanitaria locale Roma E. Nel 1999 si completò il trasferiemto dei ricoverati nelle nuove strutture territoriali gestite dalla ASL.