明倫養賢堂
1871年（明治4年）の仙台医学館廃止の翌1872年、仙台藩医学校出身者が南町に私立仙台共立社病院を開設した。これが改組・改称を繰り返して、医学教育部門が1912年に東北帝国大学医学専門部として包摂された。現在は、東北大学医学部となっている。他方、病院部門は、現在東北大学病院となっている。
なお、養賢堂の設置から東北帝国大学医科大学の設置に至る過程において、数次の廃止および断続期間を挟んでいるほか、医学系部局は東北帝国大学設立後に包摂されたという経緯があるため、東北大学は、同大の創立年月日を、養賢堂の設置年月日ではなく、東北帝国大学の設置の勅令が公布された1907年6月22日としている。
山形大学医学部・大学院医学系研究科
1993年には、医学部看護学科が設置された。1997年に、大学院の名称が山形大学大学院医学系研究科に変更されるとともに、山形大学大学院医学系研究科に看護学専攻（修士課程）が設置された。2004年には、工学系、人文社会系を包摂し、現代の幅広い医療に対応する大学院独立専攻が新たに設置され、2007年には看護学専攻に後期課程が設けられた。2008年に、医学部の入学定員が110名となった。
グローバルCOEの研究で培われた基盤を活かし、ゲノムコホート研究を継続、推進し、さらには臨床医学、予防医学に応用可能な医学研究推進を目的として、2013年4月に設置。次の研究推進部門が設けられている。ゲノムコホート研究は、2015年11月に研究協力者数が目標であった2万人を突破し、追跡調査や二次調査を行う計画となっている。