El programa multidisciplinario de Biomedicina Molecular fue creado en septiembre de 1994. Este programa estaba formado con una planta académica de profesores adscritos a los diversos departamentos del área biológica del Cinvestav, así como profesores de instituciones de salud del área metropolitana y del interior de la república. Estos investigadores establecieron convenios de colaboración a través de la dirección conjunta de proyectos de investigación desarrollados por los estudiantes del programa, fungiendo como co-tutores de tesis de maestría y de doctorado.

En 1996, a solo dos años de la creación del programa, el Cinvestav decidió contratar a investigadores exclusivamente para el programa, con la idea de crear un nuevo departamento, con su propio presupuesto y edificio.

Finalmente, el Departamento de Biomedicina Molecular fue creado en febrero de 1999. Hoy en día incluye a 12 investigadores que trabajan en una variedad de disciplinas (cáncer, virología, inmunología, microbiología, parasitología, biología celular, biología molecular, epidemiología molecular y enfermedades crónico degenerativas).