医学部および6年制の歯学部、獣医学部、薬学部の卒業生あるいは修士課程修了者を対象としています。医学研究系専攻では、基礎医学と臨床医学の関連分野において独創性の高い基礎研究や疾患の病態メカニズムの解明や難病の治療法の開発に繋がる研究を遂行できる研究者を育成します。医療科学系専攻では、先端医療に結びつく優れた臨床研究の遂行、および、そのプロトコールのデザインが出来る人材、そして文部科学省のがんプロフェッショナルプログラムに対応した診療科横断的な癌の臨床の専門家を目指す人材を育成します。研究科委員による「大学院特別講義」に加えて「実践的技術習得コース」、国内外の研究者による「総合医科学研究センターセミナー」や「慶應医学会例会」などのトップレベルの講義を提供します。総合医科学研究センターにおいては、学外の研究機関や企業・ベンチャーなどが一体となった融合研究が推進されており、大学院生と学内外研究者、企業研究者間の自由な交流により、質の高い研究成果をあげると共に、特許取得も含めた知的資産の創出にも積極的に取り組める環境が整えられています。研究成果は英文論文として国際誌に発表し、その論文をもって学位申請を行っており、優れた研究については課程3年時で学位申請が可能です。

また、文部科学省支援によるグローバルCOEプログラム「In vivoヒト代謝システム生物学拠点」、「幹細胞医学のための教育研究拠点」によるRA制度、奨学金制度（ひとり1年間60万円までサポート）、文部科学省支援による「PhD躍動メディカルサイエンス人材養成－MEBIOSプログラム－」など、経済的支援やキャリア支援の側面から研究活動を支え、若手研究者を育成する環境も用意しています。

2001年に建設された総合医科学研究センターと、2008年に新設された臨床研究棟が中心となる研究施設です。これらの新しい活気あふれる研究施設では、本学の基礎・臨床医学研究グループのみならず、学外の研究機関や企業などが一体となり、多分野の複合的な研究拠点として、信濃町キャンパスリサーチパークが運営されています。学内研究スタッフと大学院生の間だけでなく、学外や企業研究者との交流によって新しい発想が生まれるきっかけとなっています。さらに、薬学部や製薬企業との連携により、新規化合物などの研究成果を製品化する過程や、新規薬剤や知的財産の特許取得に関連する手順を身近で学ぶことができます。
研究設備面については、各研究室以外にも共同利用可能な施設として、中央機器室やＲＩ研究施設・動物実験施設などがあり、最新の実験機器が完備されており、やる気があれば自分自身で率先して活用でき、様々な研究アプローチが可能です。

大学院コースの教育コアとしては、大学院研究科委員による大学院特別講義が、毎週行われています。また、慶應医学会例会や総合医科学研究センターセミナーでは、研究分野の第一線で活躍する国内外の研究者から最先端の研究トピックスを聞くことができます。
基本的にはセミナーや討論は英語で行われ、外国人研究者との協力体制の確立や、国際的な研究の連携がごく自然に推進されており、海外学会への参加や国外留学などを通じて、国際舞台で活躍できる研究者の育成にも力を注いでいます。