Osmanlı klasik döneminde Fatih Dârüşşifası'nda usta çırak yöntemiyle başlayan tıp eğitimi Süleymaniye Tıp Medresesi'nin faaliyete geçmesiyle kurumsallaşmıştır. Süleymaniye Tıp Medresesi'nde klasik tıp kitapları okutulur, yanındaki dârüşşifada hekimlerin refakatinde hastalıkların tedavileri öğretilirdi. Geleneksel tıptan modern tıbba yöneliş II. Mahmud döneminde 14 Mart 1827 tarihinde açılan Tıbhâne-yi Âmire ile başlamıştır. 9 Ocak 1832'de faaliyete geçen Cerrahhâne-yi Ma'mûre ise ordu için cerrah yetiştirmekteydi. Bu iki okulun mezunları ihtiyacı karşılamaya yetmedi. Bunun üzerine tıp eğitiminin yeniden düzenlenmesine karar verildi ve Avusturya'dan Dr. Karl Ambros Bernard (1808-1844) davet edildi. Bernard Tıbhâne-yi Âmire ile Cerrahhâne-yi Ma'mûre'nin birleştirilmesini tavsiye etti. Bu iki okul, Mekteb-i Tıbbiye-yi Adliye-yi Şâhâne der Âsitâne-yi Aliyye adıyla birleştirildi ve Batılı çağdaş bir tıp okulu olarak yapılandırıldı. O yıllarda eğitim yılı hicrî takvime göre 1 Şevval tarihinde başlar, şaban ayında sınavlar yapılır, ramazan ayında da okul tatil edilirdi. Bu sebeple eğitime 1 Şevval 1254 yani 18 Aralık 1838 tarihinde başlandı. Adliye kelimesi, II. Mahmud'un "Adlî" mahlasından kaynaklanmış olup okulun onun tarafından kurulduğuna işaret etmektedir. Onun 1 Temmuz 1839 tarihindeki vefatının ardından "Adliye" kelimesi okulun isminden kaldırıldı.
Galatasaray'daki Enderun Ağaları Mektebi'nde eğitime başlayan yeni tıp okulunun öğretim dili Fransızca idi. Bernard eğitim süresini; üç yılı ilk ve idâdî (hazırlık), dört yılı da tıp ve cerrahi olmak üzere yedi yıl olarak düzenledi. Tıbhâne-yi Âmire ve Cerrahhâne-yi Ma'mûre'den gelen seksen öğrenci sınava alındı. Fransızca bilen on beş öğrenci tıp ve cerrahi bölümüne, diğerleri Fransızca öğrenmek üzere hazırlık bölümüne kaydedildi.
Mekteb-i Tıbbiye-yi Şâhâne'ye önceleri sadece müslüman gençler girerken 1841 yılından itibaren okul mevcudunun üçte biri oranında reâyâ çocukları da alınmaya başlandı. Aynı yıl mahkûm cesetlerinin kullanılması şartıyla diseksiyon izni alındı ve deskriptif anatomi derslerinde bal mumundan yapılmış kadavralar yerine Tersâne-yi Âmire Hastanesi'nde ölen hükümlülerin kadavraları kullanılmaya başlandı.
Mezuniyet imtihanları hicrî takvime göre şaban ayında; padişah, devlet erkânı bazan da yabancı devlet temsilcilerinin katıldıkları halka açık görkemli törenlerle yapılırdı. Mezuniyet tezi yazma mecburiyeti vardı. Öğrenciler mezuniyet sınavında önce tezlerini savunurlar, akabinde torbadan çektikleri sorulara cevap verirlerdi. Padişaha okulun yıllık çalışma raporu sunulur, mezunların yemin merasimiyle tören sona ererdi. Mezunlar İstanbul'daki askerî hastanelerden birinde bir yıl çalışıp klinik eğitimlerini tamamladıktan sonra tayin edilirlerdi. 1845 yılının ortalarında hazırlık bölümü, Mekteb-i Tıbbî-yi İdâdî'ye dönüştürüldü. Bilim alanındaki gelişmeler yakından izleniyor, deneysel araştırmalara dayalı yüksek seviyede bir eğitim uygulanıyordu. 1847 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde ilk defa anestezi amacıyla kullanılmaya başlanan kloroform aynı yıl Mekteb-i Tıbbiye-yi Şâhâne'nin cerrahi kliniğinde yapılan ameliyatlarda da kullanılmaktaydı.
Okul içinde ayrıca eczacı yetiştirmek üzere üçer yıllık eczacı sınıfı ile (1839) cerrah sınıfı bulunmaktaydı. Eczacılık sınıfı öğrencileri, okuldaki merkez eczanede (pharmacie centrale) pratik yapıyordu. Daha sonra ebe sınıfı açıldı (1842). Orduya cerrah ve hekim yardımcısı yetiştirmek amacıyla Türkçe eğitim veren cerrah muavinleri sınıfı ile sağlık memurları sınıfı eklendi (1846).
Sultan Abdülmecid'in isteği üzerine dört yeni mezun Viyana'ya gönderildi. Bu genç hekimler, 4 Ocak 1848 tarihinde Viyana Tıp Fakültesi'nde öğretim üyeleri huzurunda yapılan sınavlarda başarılı olunca okulun itibarı arttı ve Avrupa'daki tıp fakülteleriyle denk kabul edildi. Bunun üzerine yabancı ülkelerde tıp eğitimi alıp da Osmanlı Devleti'nde çalışmak isteyenlere kolokyum sınavı kondu (1848). Bu sınavda başarılı olanların diplomaları onaylandı ve çalışma izni verildi. Başka ülkelerden tıp diploması almış Osmanlılar da bu sınava girmek zorundaydı.
11 Ekim 1848 tarihinde Beyoğlu'nda çıkan yangında eğitim için gerekli araç gereçlerini kaybeden Mekteb-i Tıbbiye-yi Şâhâne, Eyüp'teki Humbarahâne-yi Âmire Kışlası'na taşındı. Humbarahane hem şehre uzaktı hem de botanik bahçesi ve kimya laboratuvarı yoktu. Klinikler dar salonlarda faaliyet gösteriyordu. Bu sebeple eğitim öğretim seviye kaybetti.
1851-1852 ders yılında idâdî bölümü dört seneydi. Tıp bölümü altı seneye çıkarıldı. Hazırlık sınıfına dokuz yaşında alınan öğrenciler dört sene Türkçe-Arapça-Fransızca okuma yazma, gramer, kozmografya, coğrafya, dünya tarihi ve matematik dersleri görüyordu. On üç-on sekiz yaşları arasındaki altı senede botanikten başlayarak her yıl eklenen fizik, anatomi, fizyoloji, zooloji, patoloji, hijyen, dahiliye, hariciye, doğum dersleri vardı. Son iki yıl ise iç hastalıkları ve cerrahi kliniklerine ayrılmıştı.
Mekteb-i Tıbbiye-yi Şâhâne'de askerî ve sivil olmak üzere iki öğrenci grubu bulunuyordu. Askerî öğrenciler mezun olunca redif taburları merkezlerine gönderiliyordu. Sivil öğrenciler ise diploma aldıklarında halka hizmet vermek üzere lüzum görülen kasaba ve şehirlere tayin ediliyorlardı. Öğrencilere mezuniyet derecelerine göre itibarî birer rütbe veriliyordu. Bu rütbelerin askerlikte geçerliliği yoktu. 1869 yılında yürürlüğe giren "Umûr-ı Sıhhiye-yi Askeriye Nizamnamesi" ile o zamana kadar öğrencilere verilen itibarî rütbeler askerî rütbelere çevrildi. 21 Mart 1869 tarihinde, Mekteb-i Tıbbiye-yi Şâhâne öğrencilerine yatılı ve maaşlı oldukları gerekçesiyle diğer askerî okullarda olduğu gibi kılıç kuşatıldı ve yüzbaşı rütbesiyle mezun edilmeye başlandılar. Söz konusu nizamname, mezunlara askerî uygulamalar yaptırmak üzere bir okul kurulmasını da emrediyordu. Bu uygulama okulu 1870 yılında, Haydarpaşa Tatbîkat-ı Tıbbiye-yi Askeriye Mektebi adıyla Haydarpaşa Askerî Hastanesi'nde faaliyete geçti. Daha sonra Almanya'dan davet edilen bilim adamlarının desteği ile bağımsız bir staj okulu, Gülhane Serîriyât Hastanesi ve Tatbikat Mektebi açıldı (1898).
1865 yılında İstanbul'da çıkan şiddetli kolera salgınında Humbarahane Kışlası koleralılara ayrılınca okul, Hasköy'deki Gelgeloğlu (Gergeroğlu) Konağı'na taşındı. Oradan Sirkeci'deki Demirkapı Kışlası'na (Taşkışla, Kırmızı Kışla) nakledildi. Demirkapı Kışlası yakınından şimendifer hattı geçtiği ve çevresi genişlemeye elverişli olmadığı için 1873'te Galatasaray'a taşınan okul üç yıl sonra tekrar Demirkapı Kışlası'na döndü (1876).
Mekteb-i Tıbbiye-yi Şâhâne öğrencilerinin başlattığı zorlu mücadelelerden sonra 1867'de açılan Mekteb-i Tıbbiye-yi Mülkiye Türkçe eğitime başladı. Ardından Mekteb-i Tıbbiye-yi Şâhâne'nin birinci sınıfında dersler Türkçeleştirildi (1870). Beş yıl sonra Fransızca eğitim yapmak üzere kaydolanların mezun olmasıyla Fransızca eğitim tarihe karıştı.
Mekteb-i Tıbbiye-yi Şâhâne, Demirkapı'daki kışlanın yetersizliği ve eğitim öğretimin ıslah edilmesi gerekçeleriyle Haydarpaşa'da özel olarak yaptırılan anıtsal binasına taşındı (1903).
II. Meşrutiyet'in ilanından sonra bütün kurumlardaki "Şâhâne" kelimesi çıkarılıp yerine faaliyetlerine uygun bir kelime kondu. Mekteb-i Tıbbiye-yi Şâhâne'nin adı da "Mekteb-i Tıbbiye-yi Askeriye" oldu ve Mekteb-i Tıbbiye-yi Mülkiye ile birleştirilip "Tıp Fakültesi" adıyla Dârülfünûn-ı Osmânî'ye bağlandı (1909). Eğitim süresi miladi takvime göre düzenlendi. Ders yılı 15 Eylül'de başlayıp 15 Haziran'da son buluyor, sene sonu sınavları 15-30 Haziran tarihleri arasında yapılıyordu. Tıp eğitiminin her yılı "mevsim-i şitâ" (kış mevsimi) ve "mevsim-i sayf" (yaz mevsimi) olmak üzere iki döneme ayrıldı, böylece sömestir sistemine geçildi. Askerî öğrenciler için fakülte içinde Mekteb-i Tıbbiye-yi Askeriye İdaresi kuruldu. Askerî öğrenciler yatılı, sivil öğrenciler gündüzlü olarak bir arada derslere devam ediyordu. Askerî öğrenciler ayrıca askerlikle ilgili dersler görüyordu. 1916 yılında eğitim süresi, beş yılı teorik bir yılı klinik olmak üzere altı seneydi.
Mondros Mütarekesi'nin (30 Ekim 1918) ardından İttifak devletleri İstanbul'u işgal edince Tıp Fakültesi'nin Haydarpaşa'daki binasının büyük kısmına İngiliz askerleri yerleşti (3 Şubat 1919). Bu durumu içlerine sindiremeyen Tıbbiyeliler, okullarının Tıbhâne-yi Âmire adıyla açılışının doksan ikinci yılını kutlamaya karar verdiler. 14 Mart 1919 tarihinde düzenlenen törende, tıp eğitiminin tarihi dile getirildi ve eğitim dilinin Türkçe yapılmasına katkıda bulunan hocalar coşkulu konuşmalarla anıldı. Bu törenler zamanla gelenekselleşip tıp bayramına dönüşerek günümüze kadar geldi.
Tıp Fakültesi'nin ilk kız öğrencileri fakülteye uzun mücadeleler sonunda Dârülfünun Emini Besim Ömer Paşa'nın desteği ile 1922'de kaydoldu. Altı kız öğrenci 1927'de tıp eğitimlerini, ertesi yıl da Gülhane'de stajlarını tamamlayıp diplomalarını aldılar (1928).
1924-1925 ders yılında ders programında değişiklik yapıldı. Tıp Fakültesi'ne girmek isteyenlere bir sene, İstanbul Dârülfünunu Fen Fakültesi'nde kurulan F.K.T. (fizik-kimya-tabii bilimler) özel sınıfına devam edip, "F.K.T. Tasdiknamesi" alma mecburiyeti getirildi. Klinik derslerin sayısı arttırıldı.
Mekteb-i Tıbbiye-yi Şâhâne'nin icazetnameleri/diplomaları, ilk mezunlarını verdiği 1843 yılından itibaren Türkçe ve Fransızca idi. Diplomalar 1909 yılında iç hastalıkları hocası Feyzi Paşa'nın girişimiyle Türkçeleştirildi. Cumhuriyet'in ilk yıllarında, Tıp Fakültesi yerine "Tıp Medresesi" adı tercih edildi. Diplomaların tasarımları ve metinleri değiştirildi ve "tababet ruûsü" adı verildi.
31 Mayıs 1933 tarihinde yürürlüğe giren İstanbul Dârülfünunu'nun İlgasına ve Maarif Vekâleti'nce Yeni Bir Üniversite Kurulmasına Dair Kanun uyarınca İstanbul Dârülfünunu lağvedildi ve yerine İstanbul Üniversitesi kuruldu. Bu kanunun 4. maddesi ile Tıp Fakültesi'ne İstanbul'da bulunan hastanelerden yararlanma hakkı verildi. Bu sırada Almanya'da iktidara gelen Nasyonal Sosyalist Parti'nin üniversitelerden uzaklaştırdığı yahudi asıllı bilim adamları Türkiye'ye davet edildi. Tıp Fakültesi, Dârülfünun'un merkez binasına (eski Harbiye Nezareti), Cerrahpaşa, Haseki Nisâ, Şişli Etfal, Vakıf Gureba ve Bakırköy Emrâz-ı Akliye hastanelerindeki kliniklere yerleşti. Kliniklerin ve enstitülerin yönetimi Alman profesörlere bırakıldı.
Vakıf Gureba Hastanesi 1910 yılında Çapa'da yaptırmaya başladığı pavyon tarzındaki binalarını, Balkan savaşları ve I. Dünya Savaşı sebebiyle tamamlayamamıştı. Bu binalar Tıp Fakültesi'ne tahsis edildi. Pavyonların eksikleri tamamlanıp 450 yataklı yepyeni bir hastane kuruldu. Kliniklerin bir kısmı burada faaliyete geçti. Zamanla bu pavyonlar yetersiz kalınca yeni binalar yapıldı. Tıp Fakültesi yeni binaların yapım masraflarını kendi bütçesinden ödüyordu, fakat arsa Vakıflar Umum Müdürlüğü'ne aitti. İstanbul Üniversitesi 1966 yılında Çapa Yerleşkesi'ndeki binaların tamamını, satın alarak bu karışıklığa son verdi.
1950'de Şişli Çocuk Hastanesi'ndeki çocuk kliniği Haseki Hastanesi'ne, Bakırköy Emrâz-ı Akliye Hastanesi'ndeki sinir kliniğinin erkek bölümü Cerrahpaşa Hastanesi'ne, kadın kısmı ise Haseki Hastanesi'ne taşındı. Böylece klinikler, nispeten birbirine yakın olan üç hastanede toplandı. 1967 yılında Cerrahpaşa Tıp Fakültesi kurulunca, Cerrahpaşa Hastanesi'ndeki klinikler bu yeni fakülteye verildi. 14 Mart 1827 tarihinde açılan Tıbhâne-yi Âmire'nin devamı olan fakülte de İstanbul Tıp Fakültesi adını aldı.