1979年4月，在精密仪器和水声专业基础上，由朱章玉、高忠华和黄燮昌老师筹建生物医学仪器专业，于当年7月开始招生。国务院学位委员会分别于1981年、1990年审批同意上海交大“生物医学仪器及工程”专业有权授予硕士、博士学位。1997年上海交大成立了生命科学技术学院，生物医学工程系也同时宣告成立，朱贻盛教授任第一届系主任。其间引进了陈亚珠院士，聘任过胡钧、徐学敏、任秋实三位长江计划特聘教授，（这三位长江教授先后成为973首席科学家）。2004年上海交大生物医学工程系成为全国生命科学和技术人才培养基地的一部分。2005年上海交通大学被教育部批准建立系统生物医学重点实验室，本学科的学科带头人长江计划特聘教授徐学敏博士任该重点实验室主任。2005年本学科“973”首席科学家、长江计划特聘教授任秋实博士任上海激光医学重点实验室主任。2006年上海交通大学被教育部批准建立数字医学工程中心，戴克戎教授任工程中心主任，陈亚珠院士任学术委员会主任。
2005年上海交大与原上海原第二医科大学“强-强”合并后，将大力发展医工、医理交叉科学作为主要战略之一。2007年11月12日在校领导的大力支持下，Med-X研究院正式成立，该院是上海交大“985工程”建设的重要科技创新平台之一，是学校直属的从事医工、医理交叉研究的科研教育机构。2011年4月8日，于上海交大建校115周年之际，生物医学工程学院在整合Med-X研究院与生物医学工程系的基础上正式成立。
上海交通大学生物医学工程学科共分四个研究方向：
1.医疗仪器
2.医学影像与信息学
3.神经科学与神经工程
4.生物材料
在科研方面，2003年胡钧教授领衔的“DNA单分子的纳米操纵”获上海市科技进步二等奖。2004年徐学敏教授领衔的“中央空调系统中空气清洁灭病毒病菌装置研究”获上海市科技进步二等奖。同年庄天戈教授领衔的“JHQ医学影像存取与传输系统”获上海市科技进步三等奖。2005年，孙福成教授领衔的“高强度聚焦超声治肿瘤设备”获上海市科技进步三等奖。2005年朱贻盛教授领衔的“非线性分析方法在心脑重大疾病诊断中的应用”获教育部提名国家自然科学奖一等奖。2006年梁培基教授领衔的“视网膜神经元突触可塑性及视网膜神经元网络中的信息处理”获得上海市自然科学奖三等奖。2005年任秋实教授获973首席项目一项。2009年徐学敏教授获973首席项目一项。在全国重点学科中仅上海交大有两位生物医学工程的973首席科学家。在近5年中，生物医学工程系有973一级子项目7个、863重点项目2项、国家自然科学基金重点项目1项、上海科委重大项目3项、专项2项、重点项目1项，有授权专利26项和国家标准1项。生物医学工程系的教师在Annals of Biomedical Engineering、Nano letters、Angewandte Chemie International Edition、Biophysical Journal、ASME Journal of Biomechanical Engineering、ASME Journal of Heat Transfer、IEEE Transactions on Medical Imaging、IEEE Transactions on Image Processing、IEEE Transactions on Biomedical Engineering、IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering、Annual Review of Biomedical Engineering、Optics Express、 Optics Letters、Biomaterials、Chemistry of Materials等国际一流期刊发表了一系列高质量的论文。徐学敏教授担任了Annals of Biomedical Engineering的Associate Editor，童善保研究员担任了IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering的Associate Editor，赵俊副教授担任了International Journal of Biomedical Imaging的Associate Editor 、International Journal of Imaging的Editor。
在教学方面，1996年庄天戈教授获电子部工业部第三届全国工科电子类专业优秀教材一等奖（计算机在生物医学中的应用（第一版））； 1999年庄天戈教授获上海市育才奖；2002年庄天戈教授编写的教材《计算机在生物医学工程中的应用》 （第二版）获教育部全国普通高等学校优秀教材二等奖； 2004年庄天戈教授负责、赵俊副教授主讲的《生物医学图像处理》获国家级精品课程（全国生物医学工程学科中第一门国家精品课程），同时获上海市优秀教育成果一等奖。 2000年张绪省的博士论文被评为全国百篇优秀博士论文，这是上海交大第一篇入围的全国优秀博士学位论文，指导教师为朱贻盛教授；2004年童善保的博士论文被评为全国百篇优秀博士论文，指导教师为朱贻盛教授；2005年朱贻盛教授被授予上海市优秀教育工作者称号，同时获上海市优秀教育成果一等奖。
上海交通大学生物医学工程系的另一些亮点有：
1.陈亚珠院士所领导的“液电冲击波体外肾结石粉碎机” 临床疗效达到国际先进水平，使得成千上万的肾结石患者获得了无创伤性治疗，取得了巨大的社会效益和经济效益，曾于1986年获国家科技进步一等奖。近5年，在陈亚珠院士领导下生物医学仪器研究所又致力于物理治疗肿瘤技术研究，特别利用热的生物效应，在医学超声治疗肿瘤技术领域，提出了相控聚焦超声多模式组合方式治疗肿瘤的新概念，为肿瘤热疗提供了新思路、新方法，具有创新性和前瞻性。先后获中国发明专利授权l8项、实用新型专利8项，发表国内外论文三百余篇。
2.2005年上海交大作为组织者之一，在上海召开了第27届IEEE国际生物医学工程年会，这是国内首次召开IEEE生物医学工程年会。徐学敏教授担任大会技术程序主席，庄天戈教授担任大会副主席，这是国际生物医学工程最高级别的年会，首次在中国召开。且参加此次会议的人数逾2000，创该年会记录。
3.“高强度聚焦超声治肿瘤设备”获五部委新产品证书，成功产业化。
4.上海交大生物医学工程学科曾与两个跨国公司研发中心联合培养研究生。一个是Motorola中国研究中心，另一个是Kodak全球数字医疗研发中心。另外，本学科已与美国霍普金斯医学院、德国海德堡大学、英国拉夫堡大学、美国亚利桑那州立大学等签订了合作办学协议。在国内同学科中是与国际一流大学合作办学较为广泛的一个。
5.上海交通大学生物医学工程学科博士后流动站先后培养和正在培养的生农医学博士后50余名，位居全国同类学科前列。由于一批博士后成绩卓著，因此2005年被授予上海优秀博士后科研流动站称号。
6.2008年上海交通大学生物医学工程专业被列为教育部特色专业建设点。
Med-X研究院是上海交通大学“985工程”建设的重要科技创新平台之一，是学校直属的从事医学与其它学科交叉研究的科研教育机构。我院于2007年成立，设有生物医学工程、生物学、影像医学与核医学、材料科学与工程四个研究领域。由长江特聘教授、国家杰出青年基金获得者徐学敏担任院长，澳大利亚工程院冯大淦院士担任首席科学顾问及国际顾问委员会主任，中国工程院戴尅戎院士、陈亚珠院士担任国内顾问委员会主任。
目前，本院下设：教育部数字医学工程中心、纳 米生物医学工程研究中心、分子影像中心、康复研究所、神经科学与神经工程研究中心、上海交通大学-约翰霍普金斯大学神经工程联合实验室、Med-X分子影像中心-瑞金医院小动物PET研究中心等研究机构。
在生物医学学科和理工科已取得了巨大发展的今天，相互融合交叉发展已成为生物医学科技创新的重要推动力之一。原上海第二医科大学的并入使上海交通大学在原有理工科优势基础上更具有了基础医学和拥有12所三级甲等医院的雄厚临床医学资源。
Med-X研究院将依托学校临床医学学科和理工科优势，以解决临床医学问题为目标导向，进行前沿性医学科学研究，开发高尖端领先性医疗技术产品，构建国际化、多学科交融、多资源共享、多方位服务的开放式医学应用研究平台，建立医疗技术产品研发－技术转化－临床应用体系。