1958年6月第一期工程竣工後，1959年蘭大弼院長邀請林慶豐建築師，著手規劃第二期重建工程。初步估計，二、三期的工程包含：兩棟六層樓的全新建築、110床住院病床、禮堂、物理治療部、庫房、廚房以及飲食管理；重建的經費高達900萬元，這對當時的彰化基督教醫院來說，如同天文數字。1961年，院方為了籌募二期工程的經費，成立了「募捐委員會」，取得台灣長老教會總會的同意，預定向銀行貸款600萬元；其餘300萬元不足的款項，由院方自行籌募。1962年蘭大弼院長親赴新加坡，尋求當地教會和友人的協助；同年，並與美國衛理公會進行初步的接觸，洽談醫護工作的協辦計畫。1963年，蘭大弼院長再度前往菲律賓籌募經費；更加令人興奮的是，美國衛理公會的合作案獲得通過：該會同意支援二期工程的興建，捐款400萬元。1966年六層樓高的全新建築峻工，病床總數擴增為150個床位，大大地改善了空間不足的困擾；同年10月，美國衛理公會的主教特地前來彰化，參加彰化基督教醫院70週年感恩禮拜，並且為中華院區全新的醫療大樓剪綵啟用。