國立陽明醫學院創立於1975年，醫學系為最早成立的學系。本系成立之初，旨在響應政府設立國立陽明醫學院以培育「為大眾服務之醫療人才」的目標，並配合政府衛生政策推動公醫制度，因此主要目標為培育到偏鄉服務的公費醫師。自1975年至2009年間，本系培養了眾多具使命感的公費醫師，積極投身於國家衛生醫療政策的實踐，取得卓越成就。
1994年，隨著高等教育改革的需求日益強烈，臺灣醫界對醫學教育的革新期待亦愈發高漲。順應此趨勢，教育部將國立陽明醫學院作為醫學大學改制的先鋒，並將其改制為「國立陽明大學」，成為臺灣首所專注於生醫領域的研究型大學。此後，醫學系的發展逐漸由培育公費醫師轉向招收自費醫學生，並以培育具備獨立創新能力的醫師科學家為目標。本系從發展醫師科學家的醫師科研學程開始，並於2015年起創設跨領域生醫人才培育之「醫師科學家組」，旨在因應新世代醫學發展的趨勢，透過全新的課程設計，培養兼具臨床專業能力與科學研究能力的生醫領袖。
近年來，隨著資通訊科技的快速發展，醫療科技的進步也日新月異。2020年，醫學系與國立交通大學電機系合作，率全國之先成立六年制的「醫師工程師組」，結合雙方醫療與工程之頂尖教育資源，培育具備電資雙專長之新世代醫師。2021年，國立陽明大學與國立交通大學合併為國立陽明交通大學，開啟本系發展新頁。陽明交大醫學系持續建立全方位多元發展路徑，目標為培育仁心仁術、終身學習、視野寬廣、關懷社會及多元發展潛力之醫師。
合校後之陽明交大醫學系橫跨台北，新竹和宜蘭校區。台北的陽明校區有充沛的生醫研究和臨床資源，作為本系最主要教學醫院之臺北榮民總醫院也獲得全球最佳智慧醫院以及全球最佳醫院之殊榮。新竹博愛校區於2024年2月啟用醫學院書田館，作為醫學系發展工程醫學教育和跨領域醫學研究的基地。而博愛校區也正不分日夜進行全新的智慧醫院 – 竹銘醫院的建設。位於蘭陽校區的宜蘭附設醫院，是全國進行社區健康照護最完整的教學醫院，目前正在擴建第二期醫療建築。本系同學將能在首屈一指的臺北榮民總醫院，竹銘智慧醫院，以及宜蘭附設醫院接觸到尖端醫療，智慧醫療，以至於社區智慧健康照顧全方位的醫學訓練。