1978年上海交通大学首个代表团出访美国，带回了国外发展生物医学工程的信息。1979年上海交大建立了生物医学工程专业，是全国最早建立生物医学工程专业的大学之一。三十多年来，上海交大生物医学工程专业的工作者们以“敢为人先，追求卓越”的精神作为指引，在科研、教学、产品研发等领域取得了一系列卓越的成就。它一直是全国最优秀的生物医学工程专业之一：在2002、2007年国家一级学科评比中分别列为生物医学工程学科第三、第二名;于2002年被评为国家重点学科，并在2005年建立了系统生物医学教育部重点实验室。生物医学工程专业已是上海交大这一百年名校中一个“亮点”专业之一。
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。