มหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ (มหาวิทยาลัยมหิดล ในปัจจุบัน) เริ่มร่างหลักสูตรเพื่อผลิตบุคลากรในด้านการตรวจทดสอบทางห้องปฏิบัติการทางการแพทย์ โดยใช้หลักสูตรจากสหรัฐอเมริกาเป็นแบบอย่างและได้ตั้ง "โรงเรียนเทคนิคการแพทย์" ขึ้นในปี พ.ศ. 2499 เพื่อจัดการเรียนการสอนในระดับอนุปริญญาเทคนิคการแพทย์และให้บริการการตรวจทางห้องปฏิบัติการให้แก่ผู้ป่วย โดยมีสถานที่ตั้งอยู่ 2 แห่ง ได้แก่ โรงพยาบาลศิริราชและโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์[1]

ในส่วนของโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์นั้นเริ่มเปิดให้บริการตรวจทางห้องปฏิบัติการด้านจุลทรรศน์ศาสตร์คลินิกและเคมีคลินิกในวันที่ 1 มกราคม พ.ศ. 2501 โดยมี ศาสตราจารย์ นายแพทย์เชวง เดชะไกศยะ เป็นผู้รับผิดชอบ และเริ่มจัดการเรียนการสอนทางเทคนิคการแพทย์ในปี พ.ศ. 2502 โดยจัดการเรียนการสอนในหลักสูตรอนุปริญญา 3 ปี จนกระทั่ง พ.ศ. 2513 จึงยกเลิกหลักสูตรเทคนิคการแพทย์ ระดับอนุปริญญา 3 ปี เปลี่ยนเป็นหลักสูตรเทคนิคการแพทย์ ระดับปริญญาตรี 4 ปีแทน[2]

เมื่อวันที่ 5 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2511 จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยได้มีหนังสือถึงมหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ ขอโอนคณะเทคนิคการแพทย์ส่วนที่ตั้งอยู่ในบริเวณโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ ไปรวมกับสาขาวิชาพยาธิวิทยาคลินิก คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เพื่อตั้งเป็นแผนกวิชาเวชศาสตร์ชันสูตร โดยยังไม่เป็นที่ตกลง แต่มีมติที่ประชุมร่วมของทั้งสองมหาวิทยาลัยให้มหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์รับนักศึกษา ชั้นปีที่ 1 ปีการศึกษา 2513-2514 จำนวน 70 คน โดยให้นักศึกษาจำนวน 30 คนสมัครใจไปศึกษาต่อชั้นปีที่ 3 ในส่วนที่อยู่บริเวณจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

เมื่อ พ.ศ. 2514 เกิดการปฏิวัติการปกครองแผ่นดินขึ้น และได้มีประกาศของคณะปฏิวัติให้โอนคณะเทคนิคการแพทย์ โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ มหาวิทยาลัยมหิดล ไปเป็น "แผนกวิชาเวชศาสตร์ชันสูตร" คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย[3]

ต่อมา ในปี พ.ศ. 2521 ศาสตราจารย์กิตติคุณ นายแพทย์ศริพร วณิเกียรติ คณบดีคณะแพทยศาสตร์ แต่งตั้งคณะทำงานขอข้อมูลเรื่องการศึกษาสาขาวิชาเทคนิคการแพทย์ เพื่อใช้ประกอบการพิจารณาจัดตั้งคณะเทคนิคการแพทย์ โดยคณะแพทยศาสตร์ได้เสนอโครงการจัดตั้งคณะเทคนิคการแพทย์ แต่ได้รับการบรรจุให้ดำเนินการจัดตั้งเป็น "ภาควิชาเทคนิคการแพทย์" คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยแทน

รองศาสตราจารย์ นายแพทย์ยาใจ ณ สงขลา คณบดีคณะแพทยศาสตร์ มีคำสั่งลงวันที่ 1 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2527 แต่งตั้งคณะกรรมการจัดทำโครงการการจัดตั้งคณะเทคนิคการแพทย์อีกครั้ง โดยทางมหาวิทยาลัยเห็นว่า คณะใหม่ควรจะประกอบด้วยหลายสาขาวิชา คณะกรรมการจึงได้พิจารณาในรายละเอียดเพิ่มเติมว่าควรจะมีสาขาวิชาที่เป็นกลุ่มวิทยาศาสตร์สุขภาพอยู่ด้วยกัน เช่น สาขาวิชากายภาพบำบัด สาขาวิชารังสีเทคนิค ดังนั้น จึงพิจารณาเรื่องชื่อของคณะใหม่ โดยได้เรียนเชิญศาสตราจารย์พิเศษ นายแพทย์ทองจันทร์ หงส์ลดารมย์ มาร่วมพิจารณาด้วย และนำเสนอชื่อคณะหลากหลาย ในที่สุด คณะกรรมการมีมติเห็นชอบว่าสมควรจะเป็นชื่อ "คณะสหเวชศาสตร์" และใช้ชื่อทางภาษาอังกฤษว่า "The Faculty of Allied Health Sciences"

คณะแพทยศาสตร์จึงได้มีประกาศลงวันที่ 18 เมษายน พ.ศ. 2529 แต่งตั้งคณะกรรมการโครงการจัดตั้งคณะสหเวชศาสตร์ เพื่อรับผิดชอบในการผลิตบัณฑิตสาขาวิชาเทคนิคการแพทย์ จำนวนปีละ 60 คน สาขาวิชากายภาพบำบัดจำนวนปีละ 30 คน สาขาวิชารังสีเทคนิคจำนวนปีละ 30 คน และจะต้องเพิ่มจำนวนการผลิตบัณฑิตขึ้นอีกตามความต้องการของประเทศในด้านการพัฒนาสาธารณสุข

ในการประชุมของคณะกรรมการทบวงมหาวิทยาลัย เมื่อวันที่ 9 สิงหาคม พ.ศ. 2533 ได้มีมติเห็นชอบในการจัดตั้งคณะสหเวชศาสตร์โดยให้แยกออกมาจากภาควิชาเทคนิคการแพทย์ คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และมีพระราชกฤษฎีกาจัดตั้งคณะสหเวชศาสตร์ในจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เมื่อวันที่ 15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2534[4] ประกอบด้วย 5 ภาควิชา ได้แก่ ภาควิชากายภาพบำบัด ภาควิชาเคมีคลินิก ภาควิชาจุลทรรศน์ศาสตร์คลินิก ภาควิชาเวชศาสตร์การธนาคารเลือด และภาควิชารังสีเทคนิค นับเป็นการจัดตั้งคณะสหเวชศาสตร์แห่งแรกของประเทศไทย[5][6]

ในปีการศึกษา 2548 คณะสหเวชศาสตร์ได้เปิดหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาโภชนาการและการกำหนดอาหาร โดยได้เปิดรับนิสิตเป็นรุ่นแรก เพื่อต้องการผลิตบัณฑิตในวิชาชีพนักกำหนดอาหาร ในปีเดียวกันนี้เองคณะสหเวชศาสตร์ได้พัฒนาด้านอาคารสถานที่ โดยได้ปรับปรุงภูมิทัศน์พื้นที่รอบอาคารจุฬาพัฒน์ 1 และพื้นที่ระหว่างอาคารจุฬาพัฒน์ 1 จุฬาพัฒน์ 2 จุฬาพัฒน์ 3 และจุฬาพัฒน์ 4[7]

พ.ศ. 2551 หลังจากที่จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยได้เป็นมหาวิทยาลัยในกำกับของรัฐ ทำให้คณะสหเวชศาสตร์ได้ปรับปรุงการบริหารหน่วยงานภายในใหม่ โดยในการประชุมของสภามหาวิทยาลัยครั้งที่ 733 เมื่อวันที่ 31 มีนาคม พ.ศ. 2554 จึงอนุมัติให้ออกข้อบังคับจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยว่าด้วยการแบ่งหน่วยงานภายในคณะสหเวชศาสตร์ พ.ศ. 2554 โดยได้ปรับปรุงภาควิชาใหม่ ประกอบด้วย 5 ภาควิชา ได้แก่ ภาควิชากายภาพบำบัด ภาควิชาเคมีคลินิก ภาควิชาจุลทรรศน์ศาสตร์คลินิก ภาควิชาเวชศาสตร์การธนาคารเลือดและจุลชีววิทยาคลินิก และภาควิชาโภชนาการและการกำหนดอาหาร[8]

ต่อมาในปีการศึกษา 2558 คณะสหเวชศาสตร์ได้เปิดหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชารังสีเทคนิค โดยเป็นการปรับปรุงหลักสูตรระดับประกาศนียบัตรของโรงเรียนรังสีเทคนิค สังกัดภาควิชา/ฝ่ายรังสีวิทยา คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยซึ่งได้ปิดทำการเรียนการสอนตั้งแต่ปีการศึกษา 2554 โดยมีวัตถุประสงค์สำคัญในการผลิตบัณฑิตในวิชาชีพนักรังสีเทคนิค [9]