สภามหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ ในคราวประชุมครั้งที่ 77/2505 เมื่อวันที่ 28 มีนาคม พ.ศ.2505 มีมติรับหลักการ โครงการจัดตั้งบัณฑิตวิทยาลัย และสภาการศึกษาแห่งชาติ ได้รับหลักการ เมื่อวันที่ 12 กันยายน พ.ศ.2505 ต่อมาเมื่อวันที่ 4 กุมภาพันธ์ พ.ศ.2507 บัณฑิตวิทยาลัย จึงได้รับการ จัดตั้งอย่างเป็นทางการ โดยพระราชกฤษฎีกา จัดตั้งบัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ และเปิดรับนักศึกษาครั้งแรก ในภาคต้นปีการศึกษา 2505 นั้นเอง

เนื่องจากบัณฑิตวิทยาลัย ได้จัดตั้ง ขึ้นเป็นหน่วยงานระดับคณะ เมื่อครั้ง มหาวิทยาลัยมหิดล ยังมีชื่อว่า มหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ ดังนั้น ภารกิจ ที่กำหนดไว้ เมื่อแรกตั้ง จึงมุ่งเน้น เป็นแหล่งผลิต อบรม แพทย์เฉพาะทาง ในประเทศไทย และเป็นแหล่งผลิตอาจารย์ ให้โรงเรียนแพทย์ รวมถึงอาจารย์ ที่จะสอนในคณะทันตแพทย์ คณะเภสัชศาสตร์ โดยเฉพาะ ในสาขาวิชา ทางด้านวิทยาศาสตร์ การแพทย์พื้นฐาน ซึ่งเป็นสาขาวิชา ที่ขาดแคลน รวมทั้ง ส่งเสริมและ สนับสนุนให้เกิด การค้นคว้าและวิจัย ปัญหาทางการแพทย์ และการสาธารณสุข

งานด้านบัณฑิตศึกษา ในระยะเริ่มแรก ได้รับความช่วยเหลือ ด้านการจัดการเรียนการสอน จากมูลนิธิร้อกกี้เฟลเลอร์ ที่คณะวิทยาศาสตร์ ในสาขาวิชา ทางด้านวิทยาศาสตร์ การแพทย์ ซึ่งจัดการเรียนการสอน ในลักษณะหลักสูตรนานาชาติ เนื้อหาหลักสูตร ของต่างประเทศ ใช้ภาษาอังกฤษ ในการเรียนการสอน และมีชาวต่างประเทศ เข้ามาร่วมศึกษา จากปี พ.ศ.2505 จนถึงปัจจุบัน จำนวนหลักสูตร ระดับบัณฑิตศึกษา ได้เพิ่มขึ้นเป็นจำนวน 275 หลักสูตรสาขาวิชา กระจายอยู่ ในกลุ่มสาขาวิชาต่างๆ ดังนี้