คณะเทคนิคการแพทย์ก่อตั้งขึ้นสืบเนื่องมาจากการขาดแคลนบุคลากรที่จะทำการตรวจวิเคราะห์ทางห้องปฏิบัติการของคณะแพทยศาสตร์และศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ จึงต้องนำพยาบาลมาฝึกหัดการตรวจวิเคราะห์ทางห้องปฏิบัติการแทน ซึ่งเป็นการใช้บุคลากรไม่ตรงตามสาขาวิชาที่เรียนมา ดังนั้น ทางคณะจึงมีการแต่งตั้งคณะกรรมการขึ้นเพื่อร่างหลักสูตรในการผลิตบุคลากรทางห้องปฏิบัติการ แต่โครงการต้องระงับไปเนื่องจากยังอยู่ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2

ในปี พ.ศ. 2497 อธิบดีกรมมหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ได้ขอความช่วยเหลือจากองค์การบริหารวิเทศกิจแห่งสหรัฐอเมริกา (USAID ในปัจจุบัน) โดยส่ง นพ.วีกูล วีรานุวัตติ์ และ นพ.เชวง เดชะไกศยะ ไปศึกษาดูงานเกี่ยวกับเทคนิคการแพทย์ที่สหรัฐอเมริกาเป็นเวลา 1 ปี และได้เริ่มก่อสร้างโรงเรียนสำหรับผลิตเทคนิคการแพทย์ขึ้น 2 แห่ง ได้แก่ ที่คณะแพทยศาสตร์และศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ และที่โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ และมีพระราชกฤษฎีจัดตั้ง “โรงเรียนเทคนิคการแพทย์” สังกัดมหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ กระทรวงสาธารณสุข เมื่อ พ.ศ. 2499[1] เมื่อมหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์มีการอนุมัติหลักสูตรเทคนิคการแพทย์แล้วเสร็จจึงมีพระราชกฤษฎีจัดตั้ง "คณะเทคนิคการแพทย์" ขึ้นอย่างเป็นทางการในมหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ (คณะเทคนิคการแพทย์ มหาวิทยาลัยมหิดล ในปัจจุบัน) ในปี พ.ศ. 2500[2] ซึ่งมีศาสตราจารย์นายแพทย์วีกูล วีรานุวัตติ์ เป็นคณบดีท่านแรก ซึ่งมีที่ทำการอยู่ 2 แห่ง คือ โรงพยาบาลศิริราช และ โรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ โดยในระยะแรกนั้นคณะเทคนิคการแพทย์จัดการเรียนการสอนเพียงระดับอนุปริญญาเทคนิคการแพทย์ (อทกพ.) เท่านั้น

ต่อมา คณะเทคนิคการแพทย์ มหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ ได้ปรับขยายหลักสูตรเทคนิคการแพทย์จากระดับอนุปริญญาเป็นระดับปริญญาตรีเมื่อ พ.ศ. 2503 โดยผู้สำเร็จการศึกษาจะได้รับปริญญา วิทยาศาสตรบัณฑิต (เทคนิคการแพทย์) ซึ่งนับว่าเป็นการปรับหลักสูตรก่อนประเทศสหรัฐอเมริกาถึง 2 ปี ในปี พ.ศ. 2514 คณะเทคนิคการแพทย์ มหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ ในส่วนที่ตั้งอยู่ในโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ได้โอนมาเป็นภาควิชาเทคนิคการแพทย์ คณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ซึ่งนับเป็นสถาบันแห่งที่ 2 ที่เปิดการเรียนการสอนในวิชาชีพเทคนิคการแพทย์[3] และมีการตั้งคณะเทคนิคการแพทย์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ เป็นแห่งที่ 3

นอกจากสาขาวิชาเทคนิคการแพทย์แล้ว คณะเทคนิคการแพทย์บางแห่งยังจัดการเรียนการสอนในสาขาวิชาที่เกี่ยวเนื่องกับวิทยาศาสตร์การแพทย์อื่น ๆ ด้วย เช่น คณะเทคนิคการแพทย์ มหาวิทยาลัยมหิดล ได้จัดการเรียนการสอนสาขาวิชารังสีเทคนิคเพื่อผลิตบุคลากรด้านรังสีวิทยาขึ้นอีกสาขาเมื่อ พ.ศ. 2508, คณะเทคนิคการแพทย์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ จัดการเรียนการสอนในสาขาวิชากิจกรรมบำบัด กายภาพบำบัด และรังสีเทคนิค เป็นต่น

ด้วยเหตุที่ชื่อคณะเทคนิคการแพทย์นั้นมีความจำเพาะกับวิชาชีพเทคนิคการแพทย์เท่านั้น ในระยะหลังมหาวิทยาลัยที่จัดการเรียนการสอนในสาขาวิชากลุ่มวิทยาศาสตร์สุขภาพ เช่น สาขาวิชากายภาพบำบัด สาขาวิชารังสีเทคนิค จึงใช้ชื่อ "คณะสหเวชศาสตร์" มากขึ้น