1949年5月，遵照东北军区暨东北行政委员会命令，中国医科大学由中国人民解放军划归东北行政委员会领导。任命东北行政委员会卫生部部长王斌兼任校长，卫生部副部长白希清兼任副校长，陈应谦、阙森华任副校长，并成立校长办公室。学校设基础一院、基础二院、内科学院、外科学院、牙科学院、公共卫生学院、妇婴学院等8个学院。1949年7月，东北药学院并入中国医科大学，为药学院。1950年3月，中国医科大学首次在全国招收具有高中文化程度的学生。学制为五年制。
1950年10月，朝鲜战争爆发，根据上级指示，学校部分师生组成手术队和担架队，并在黑龙江省北安县成立北安医院，承担中国人民志愿军抗美援朝伤员的救护工作。1952年10月，根据国家教育部关于院系调整的决定，中国医科大学药学院改名为东北药学院（现沈阳药科大学），脱离中国医科大学建制。1954年8月，东北人民政府行政机构撤消，中国医科大学划归国家卫生部领导。
1955年10月，中国医科大学接受国家卫生部分配的研究生培养任务，使中国医科大学成为中国最早设立研究生教育的学校之一，也中国医科大学研究生教育的开端。1955年7月，根据国家教育部关于院系调整的决定，中国医科大学公共卫生学系并入哈尔滨医科大学，学校设卫生教研组；哈尔滨医科大学儿科学系并入中国医科大学。1955年8月，根据国家卫生部指示，学校建立医疗系、儿科学系。
1956年9月，根据国务院关于医学院校调整的决定，中国医科大学改名为沈阳医学院。1962年，公共卫生学系重新并入哈尔滨医科大学。1976年，根据国家教育部指示，学校开始承担培养留学生任务，来至8个国家的留学生入学。学校重建公共卫生学系。
1978年3月，经国家卫生部批准，学校恢复中国医科大学校名。3月1日，中国医科大学召开大会，隆重庆祝学校恢复中国医科大学校名并挂校牌，国家有关部委和省、市领导亲自到会表示祝贺。1978年9月，中国医科大学在全国首次设立六年制英语医学班。
1981年11月，国务院批准中国医科大学首批博士、硕士学位授权学科、专业和导师，博士学位授权学科专业2个，硕士学位授权学科专业21个。1982年3月，经国家卫生部批准，中国医科大学成立学位评定委员会，根据国家关于学位授予有关规定，首次授予32人为医学学位。1987年5月，中国医科大学附属口腔医院举行开院典礼，成为辽宁省第一所大学本科口腔专业教学医院。1994年5月，中国医科大学在原基础医学部建制基础上成立基础医学院。
2010年5月，该校沈北新区新校园建设用地获国务院正式批准。2010年7月，新校园奠基仪式在沈北新区新校园场区。2010年9月，该校与英国女王大学签署教学、科研战略合作协议。2010年10月，该校与日本东北大学医学部签署合作备忘录。2014年11月，老校区搬迁至沈北校区。2015年7月，中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会、中华人民共和国教育部与辽宁省人民政府三方决定重点共建中国医科大学。