经过多年发展，医学院在科学研究方面取得了长足地进步。通过不断优化师资队伍，加强学科建设，完善和升级科研平台等一系列措施，大大促进了科研水平的快速提升，产生了一批颇具国际显示度的研究成果，研究模式由跟随向引领转变。

从建院到现在，经过四个五年规划的探索发展，形成了涵盖分子生物学、免疫学、肿瘤生物学、再生与衰老学、传染病学、神经科学、生物医学工程学与临床医学等学科的综合医学学科布局，并为学校药学和公共卫生学科发展奠定良好基础。免疫学、传染病学与微生物学发展成为优势学科；生物医学工程入选国家“双一流”学科，与生命科学、公共健康学科协同发展，初步形成了医学与健康学科群。

学院先后成立了若干研究机构和平台，为促进科研创新和加速成果转化垫定了坚实基础。在国家级课题、科研经费以及发表SCI文章等多方面都取得了长足进展。2020年度，医学院在研项目840项，同比增加22.4%，实到科研经费2.2亿余元，同比增长51.4%。新增项目110项，同比增加20.8%，新增项目经费总额约2.28亿，同比增长68.9%。2020年度共发表以清华大学医学院为第一作者/通讯作者单位的SCI/EI论文共计243篇，其中发表国际顶级期刊CNS（Cell/Nature/Science）共17篇，其中Science4篇，Cell3篇，Nature10篇。

新冠肺炎疫情发生以来，医学院科研团队迅速投入到抗病毒技术及疫苗研发中来，集中攻关呼吸道多病毒检测技术和产品，为一线的临床救治和预防提供了宝贵的医学干预手段。2020年3月2日下午，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平来到清华大学医学院，考察新冠肺炎疫情科研攻关和诊疗救治工作，了解疫苗、抗体、药品、快检产品等研究和应用进展情况，看望慰问专家和科研人员，并主持召开座谈会，听取有关部门负责同志和科研人员的意见和建议。