โครงการหลักสูตรวิศวกรรมทางการแพทย์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ เปิดสอนในระดับบัณฑิตศึกษา (ปริญญาโท-ปริญญาเอก) เมื่อปี 2552 เป็นหลักสูตรที่มีองค์ความรู้แบบสหวิทยาการ ระหว่างวิศวกรรมศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ทางการแพทย์ ด้วยความร่วมมือระหว่าง 5 คณะฯ กับ 1 โรงพยาบาล ได้แก่ คณะวิศวกรรมศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ คณะสหเวชศาสตร์ คณะสาธารณสุขศาสตร์ คณะทันตแพทยศาสตร์ และโรงพยาบาลธรรมศาสตร์เฉลิมพระเกียรติ ผู้ที่จบปริญญาจากหลักสูตรนี้จะมีความรู้ ประสบการณ์การทำวิจัยและพัฒนา และมองประเด็นปัญหาอย่างบูรณาการ รวมทั้งสามารถนำความรู้ที่ได้ไปพัฒนาประเทศอย่างเป็นรูปธรรม
ปัญหาของสุขภาพและการดูแลรักษาโรคโดยแพทย์มีความสำคัญมากขึ้นทุกวันเนื่องจากเป็นผลกระทบหลักต่อคุณภาพชีวิตเศรษฐกิจและสังคมของประชาชนการดูแลรักษาพยาบาลในอดีตที่ผ่านมาใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ทางการแพทย์เป็นหลัก ต่อมาเมื่อมีการนำเอาความรู้ทางวิศวกรรมศาสตร์เข้ามาร่วมด้วยทำให้การดูแลรักษาพยาบาลเป็นไปอย่างมีคุณภาพมากขึ้น ดังนั้นในหลักสูตรนี้จึงได้นำเอาความรู้ด้านวิศวกรรม การแพทย์ สาธารณสุข วิทยาศาสตร์แขนงต่างๆ และเทคโนโลยีสมัยใหม่มาบูรณาการเข้าด้วยกัน เพื่อพัฒนาและผติตเครื่องมือทางการแพทย์ที่ช่วยในการตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ พัฒนาและสร้างอวัยวะเทียม และช่วยบำบัดรักษาโรคที่มีความยากและความสำคัญมากขึ้นทุกวันอันจะนำไปสู่การมีสุขภาพที่ดีและมีคุณภาพของมนุษย์ต่อไป
หลักสูตร มีสาขาย่อย 4 สาขา ดังนี้
ชีวกลศาสตร์ (Biomechanics)
การประมวลผลสัญญาณทางการแพทย์ (Biomedical Signal Processing)
ปัจจัยมนุษย์ในงานวิศวกรรมและการยศาสตร์ (Human Factors in Engineering and Ergonomics)
การจำลองทางสรีรวิทยาและวิศวกรรมทางการแพทย์ (Physiological & Medical Engineering Modeling)