คณะวิทยาศาสตร์การแพทย์ มหาวิทยาลัย พะเยาได้ก่อตั้งขึ้นอย่างเป็นทางการเมื่อวันที่ 1 ตุลาคม 2550 โดยในเริ่มแรก ชื่อ “สำนักวิชาวิทยาศาสตร์การแพทย์” สังกัดมหาวิทยาลัยนเรศวรพะเยา โดยวัตถุประสงค์หลักในการจัดตั้งคณะวิทยาศาสตร์การแพทย์ คือ เพื่อผลิตบัณฑิตระดับปริญญาตรีในสาขาวิชาทางด้านวิทยาศาสตร์การแพทย์ และเพื่อตอบสนองความต้องการตามแผนพัฒนาสาธารณสุขและแผนพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของประเทศ ตลอดจนเพื่อจัดการเรียนการสอนในระดับพื้นฐานทางการแพทย์หรือระดับปรีคลินิก (Pre-clinic) และวิทยาศาสตร์พื้นฐานในระดับปริญญาตรีให้แก่นิสิตในกลุ่มวิทยาศาสตร์สุขภาพ

          ในระยะแรก คือ ช่วงปีการศึกษา 2551 สำนักวิชาวิทยาศาสตร์การแพทย์ มีการโอนย้ายนิสิตสาขาจุลชีววิทยาทั้ง 4 ชั้นปีจากสำนักวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มาสังกัดในสาขาวิชาจุลชีววิทยาและปรสิตวิทยา ดังนั้น ในช่วงแรก สำนักวิชาวิทยาศาสตร์การแพทย์ จึงมีหลักสูตรที่อยู่ในความรับผิดชอบ 1 หลักสูตร คือหลักสูตรวิทยาศาสตรบัณฑิตสาขาจุลชีววิทยา โดยหลักสูตรนี้ใช้หลักสูตรเดียวกับสาขาวิชาจุลชีววิทยาภาควิชาจุลชีววิทยาและปรสิตวิทยา คณะวิทยาศาสตร์การแพทย์ มหาวิทยาลัยนเรศวร พิษณุโลก และได้เพิ่มสาขาวิชา วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการกีฬาและ หลักสูตร วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการกีฬา ขึ้นมาในปีการศึกษา 2552

          ในระยะที่สอง คือ ช่วงปีการศึกษา 2554  ถึงปัจจุบัน เมื่อมหาวิทยาลัยนเรศวรพะเยาได้รับการประกาศยกฐานะ ขึ้นเป็น มหาวิทยาลัยพะเยาสำนักวิชาวิทยาศาสตร์การแพทย์ จึงได้เปลี่ยนชื่อมาเป็น“คณะวิทยาศาสตร์การแพทย์” มีคณบดีคนแรกคือ ศาสตราจารย์เกียรติคุณ ดร.ไมตรี  สุทธจิตต์ และได้มีการปรับเปลี่ยนโครงสร้างใหม่ โดยมีสาขาวิชาทั้งหมด 5 สาขาวิชาและได้ย้ายสาขาวิชาพยาธิวิทยาไปสังกัดคณะแพทย์ศาสตร์ และในปี 2555 ได้เพิ่มอีก 2 หลักสูตร คือ หลักสูตรชีวเคมี และหลักสูตรโภชนาการและการกำหนดอาหาร ในปัจุบัน คณะจึงมีสาขาวิชา 5 สาขา ดังนี้

          1. สาขาวิชากายวิภาคศาสตร์

          2. สาขาวิชาจุลชีววิทยาและปรสิตวิทยา

          3. สาขาวิชาชีวเคมี

          4. สาขาวิชาสรีรวิทยา

          5. สาขาวิชาโภชนาการ

และคณะมีหลักสูตรในความรับผิดชอบ 3 หลักสูตร ดังนี้

          1. หลักสูตร วิทยาศาสตรบัณฑิต สาขา จุลชีววิทยา

          2. หลักสูตร วิทยาศาสตรบัณฑิต สาขา ชีวเคมี

          3. หลักสูตร วิทยาศาสตรบัณฑิต สาขา โภชนาการและการกำหนดอาหาร

          ซึ่งสาขาวิชาทั้งหมดรับผิดชอบการจัดการเรียนการสอนในระดับพื้นฐานทางการแพทย์หรือระดับปรีคลินิกทางด้านวิทยาศาสตร์สุขภาพและรายวิชาวิทยาศาสตร์พื้นฐาน ได้แก่ คณะเภสัชศาสตร์ คณะพยาบาลศาสตร์ คณะสหเวชศาสตร์ คณะสาธารณสุขศาสตร์ และ คณะแพทยศาสตร์ และนิสิตในกลุ่มวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีได้แก่ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี คณะเกษตรศาสตร์และทรัพยากรธรรมชาติ และ วิทยาลัยพลังงานและสิ่งแวดล้อม รวมถึงรายวิชาพฤติกรรมมนุษย์และชีวิตและสุขภาพในหมวดของการศึกษาทั่วไป ซึ่งเป็นการรองรับการเรียนการสอนของนิสิตทั้งมหาวิทยาลัยพะเยา