ในระยะแรกที่คณะฯ เปิดทำการ "หน่วยกายภาพบำบัด" เป็นหน่วยงานสังกัดสำนักงานผู้อำนวยการโรงพยาบาลรามาธิบดี ซึ่งได้ก่อตั้งพร้อมกับการก่อตั้งคณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี ต่อมาได้มีการปรับปรุงโครงสร้างคณะฯ มีการจัดตั้ง “ภาควิชาออร์โธปิดิกส์และเวชศาสตร์ฟื้นฟู” ขึ้น โดยเอาหน่วยกายภาพบำบัดมารวมไว้เป็นหน่วยงานหนึ่ง ใช้ชื่อว่า "หน่วยเวชศาสตร์ฟื้นฟู" และได้ดำเนินการเปิดฝึกอบรมแพทย์ประจำบ้าน สาขา เวชศาสตร์ฟื้นฟู ขึ้นในปี พ.ศ.2525 ถือได้ว่าเป็น สถาบันแห่งแรกในประเทศไทยที่มีการฝึกอบรมแพทย์ประจำบ้าน สาขาเวชศาสตร์ฟื้นฟู
ต่อมาคณะฯ มีการปรับปรุงโครงสร้างการบริหารงานอีกครั้ง ประกอบกับภาระงานด้านต่างๆ ที่เพิ่มขึ้นของหน่วยเวชศาสตร์ฟื้นฟู คณะฯ จึงแยกหน่วยเวชศาสตร์ฟื้นฟู ออกจาก ภาควิชาออร์โธปิดิกส์และเวชศาสตร์ฟื้นฟู และจัดตั้งเป็น “ภาควิชาเวชศาสตร์ฟื้นฟู” ขึ้นเป็นหน่วยงานหนึ่งของคณะฯ (ประกาศในราชกิจจานุเบกษา เล่ม 110 ตอนที่ 160 ลงวันที่ 13 ตุลาคม พ.ศ. 2536) โดยมี ศาสตราจารย์คลินิกเกียรติคุณ แพทย์หญิงฉัฐยา จิตประไพ เป็นหัวหน้าภาควิชาเวชศาสตร์ฟื้นฟู คนแรก
ปัจจุบันภาควิชาเวชศาสตร์ฟื้นฟู ประกอบด้วยหน่วยงาน ดังนี้
1. สาขาวิชาเวชศาสตร์ฟื้นฟู
2. งานบริหารทั่วไปและธุรการ ซึ่งประกอบด้วย 2 หน่วยงาน ได้แก่
2.1 หน่วยสนับสนุนทั่วไป
2.2 หน่วยสนับสนุนพันธกิจหลัก
3. งานเวชกรรมฟื้นฟู ซึ่งประกอบด้วย 5 หน่วยงาน ได้แก่
3.1 หน่วยกายภาพบำบัด
3.2 หน่วยกิจกรรมบำบัด
3.3 หน่วยเวชศาสตร์ฟื้นฟูเฉพาะทาง
3.3.1 กลุ่มงานเวชศาสตร์ฟื้นฟูโรคหัวใจ
3.3.2 กลุ่มงานเวชศาสตร์ฟื้นฟูระบบประสาท
3.3.3 กลุ่มงานเวชศาสตร์ฟื้นฟูโรคระบบทางเดินหายใจ
3.4 หน่วยสนับสนุนบริการ
3.4.1 กลุ่มงานสังคมสงเคราะห์
3.4.2 กลุ่มงานกายอุปกรณ์
3.5 หน่วยเวชกรรมฟื้นฟู อาคารสมเด็จพระเทพรัตน์