1947年2月，华东军区·第三野战军卫生部医学院（简称华东医学院）在山东省沂源县曹庄成立。
1949年1月，淮海战役胜利结束后，华东军区兼第三野战军党委决定招生办学。当年3月。由第三野战军前方卫生部和华东医学院抽调干部组成招生组，在江苏省扬州市设立华东医务干部学校，不久改名为华东医学院。同年6月，学院迁至江苏省苏州市沧浪亭。
1949年5月，上海解放，上海市军事管制委员会军事接管委员会派员进驻上海江湾区五角场原国民党国防医学院，接管了该院校舍和国民党联勤第二总医院的全部设备及院长等工作人员475人。
1949年9月12日，华东军区人民医学院正式成立并举行开学典礼。学院隶属于华东军区后勤部。
1950年10月，中央军委命令，将医学院命名为中央人民政府人民革命军事委员会上海军医大学，隶属于中国人民解放军总后勤部，华东军区政治部主任舒同题写了校名。
1951年7月9日，学校正式定名为第二军医大学，校名由陈毅元帅题写。
1954年，制定了军医和药学专业新的教学计划和大纲，并完善了办学体系。
1955年，创办了卫生勤务学系。
1960年，增设了海军医学系。
1961年，开始承担外军医学留学生培训任务。
1969年8月29日，“文化大革命”期间，军委办事组批准总后勤部党委《关于医科院校调换校址的报告》，第二军医大学于当年10月奉命迁至陕西省西安市长乐路第四军医大学原校址。
1975年7月，学校经中央军委批准迁回上海原址。
1981年11月，经国务院批准，学校成为全国首批博士和硕士学位授予单位。
1997年，学校成为国家“211工程”重点建设院校。
1999年，海军医学高等专科学校并入第二军医大学。入选国家“211工程”以来，学校教、医、研等各项工作得到了快速发展，并以优秀成绩通过了国家“211工程”三期、军队“2110工程”二期和总后“530工程”一期验收。
2003年，学校获批全国首个护理学博士学位授权学科。
2016年，学校由隶属于原中国人民解放军总后勤部转隶中国共产党中央军事委员会训练管理部。
2017年6月，因军队改革，学校由军委训练管理部转隶海军，并更名为中国人民解放军海军军医大学，对外保留第二军医大学校名。9月，入围首批国家“双一流”世界一流学科建设高校名单。
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