ศูนย์การแพทย์และโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยพะเยา เดิมเป็นศูนย์การแพทย์ ในสังกัดคณะแพทยศาสตร์ ต่อมาในปี พ.ศ. 2557 มหาวิทยาลัยพะเยาได้มีโครงการก่อสร้างศูนย์การแพทย์และโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยพะเยา บนพื้นที่หน้ามหาวิทยาลัยพะเยา โดยได้รับงบประมาณก่อสร้างจำนวน 1,200 ล้านบาท[4] และในวันที่ 13 มีนาคม พ.ศ. 2557 เวลา 14.21 น. สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ได้ทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ เสด็จพระราชดำเนินทรงวางศิลาฤกษ์อาคารศูนย์การแพทย์ มหาวิทยาลัยพะเยา ซึ่งสร้างขึ้นเพื่อใช้ในการจัดการเรียนการสอนและการฝึกปฏิบัติงานวิชาชีพของนิสิตหลักสูตรสาขาวิชาทางด้านวิทยาศาสตร์สุขภาพ รวมทั้งเป็นศูนย์บริการด้านสุขภาพและการรักษาพยาบาลบุคลากร นิสิตและประชาชนจังหวัดพะเยา ตลอดจนพื้นที่ใกล้เคียง ครอบคลุมจังหวัดแพร่ น่าน เชียงรายและลำปาง ประกอบด้วย โรงพยาบาลขนาด 200 เตียง, โรงพยาบาลทันตกรรม, อาคารเรียน, อาคารที่พักแพทย์และหอพักนิสิต และแล้วเสร็จในปี 2560[5]

ต่อมาในคราวประชุมสภามหาวิทยาลัยพะเยา ครั้งที่ 3/2558 เมื่อวันที่ 5 เมษายน พ.ศ. 2558 ได้มีการอนุมัติให้ดำเนินการจัดตั้งศูนย์การแพทย์และโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยพะเยาขึ้น[6] เป็นส่วนงานอื่นของมหาวิทยาลัยและประกาศลงในราชกิจานุเบกษา เมื่อวันที่ 25 พฤษภาคม พ.ศ. 2558 มีผลบังคับใช้ในวันที่ 1 ตุลาคม พ.ศ. 2558[7] เป็นต้นไป และในวันที่ 15 มกราคม พ.ศ. 2561 สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ได้ทรงพระกรุนาโปรดเกล้าฯ เสด็จพระราชดำเนินทรงเปิดอาคารศูนย์การแพทย์และโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยพะเยา

ต่อมา มติสภามหาวิทยาลัยพะเยา ในคราวประชุมครั้งที่ ๗/๒๕๖๓ เมื่อวันที่ ๓๑ ตุลาคม พ.ศ. ๒๕๖๓ จึงออกประกาศไว้ดังนี้ ให้รวมยุบศูนย์การแพทย์และโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยพะเยากับคณะแพทยศาสตร์ โดยให้ศูนย์การแพทย์และโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยพะเยา เป็นหน่วยงานที่อยู่ภายใต้คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยพะเยา และเปลี่ยนชื่อเป็น "โรงพยาบาลมหาวิทยาลัยพะเยา" [8]