醫學院核心實驗室之前身【影像中心】在醫學院林其和院長的全力支持下，委請當時研究副院長楊倍昌教授負責，於2008年12月創立，並聘請張家雯博士負責整合與管理影像系統相關的儀器，開始對醫學院的儀器進行集中之管理。楊倍昌教授卸任後經歷了簡伯武教授、蘇益仁教授、吳俊忠教授等研究副院長。2010年8月林院長為進一步推動落實其理念，敦請微免所劉校生教授擔任召集人負責統籌成立【醫學院核心實驗室】。核心實驗室建構的初期，整合了二樓及四樓之光學影像中心、蛋白質體核心實驗室、十一樓之流式細胞儀室以及公用儀器室，設置三大中心分別為【光學影像中心】、【流式細胞儀中心】以及【蛋白質體研究中心】。由於實驗室分散各樓層，儀器之管理以及維護不易，以致執行成果有限。

為進一步達到整合儀器管理與服務的目標，本院於成大醫學院附設醫院門診大樓落成、環醫所搬遷之後所騰出的空間，將六樓實驗室規劃為醫學院核心實驗室，在學校頂尖計畫經費的支持下順利完成核心實驗室之改裝與儀器之搬遷。

核心實驗室於2012年2月完工並於2月24日上午11點敬邀黃煌煇校長、醫學院林其和院長等貴賓蒞臨致詞並舉行揭牌儀式。

2017年8月張俊彥院長與沈孟儒副院長為進一步強化核心實驗室對於醫學院與醫院的研究，委請臨醫所蔡坤哲教授擔任主任負責統籌。2019年8月沈延盛院長上任後，繼續委請蔡教授負責。2020年3月起由細胞生物與解剖學研究所吳佳慶教授擔任主任。吳教授因升任本校副研發長，因此於2021年8月沈延盛院長委請細胞生物與解剖學研究所王家義教授擔任主任，統籌醫學院核心實驗室。

2023年因醫學院生醫卓群大樓核心實驗室成立，為提升管理成效與促進醫學院與醫院之雙邊交流，因此於2023年2月委請醫學系外科賴昭翰教授擔任核心實驗室副主任。並於2023年2月沈延盛院長委請中央研究院生醫所陳世淯助研究員擔任核心實驗室CyTOF質譜流式細胞儀專門顧問，以協助使用者或技術員使用CyTOF之相關諮詢。