หลักสูตรวิศวกรรมทางการแพทย์ เป็นหลักสูตรที่มีองค์ความรู้แบบสหวิทยาการ ระหว่างวิศวกรรมศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ทางการแพทย์ ได้แก่ แพทยศาสตร์ สหเวชศาสตร์ และสาธารณสุขศาสตร์ รวมทั้งโรงพยาบาลธรรมศาสตร์เฉลิมพระเกียรติ ผู้ที่จบปริญญาจากหลักสูตรนี้จะมีความรู้ ประสบการณ์การทำวิจัยและพัฒนา และมองประเด็นปัญหาอย่างบูรณาการ รวมทั้งสามารถนำความรู้ที่ได้ไปพัฒนาประเทศอย่างเป็นรูปธรรม

      หลักสูตรมีทั้งให้ปริญญาระดับวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
และปรัชาดุษฎีบัณฑิต โดยมีสาขาย่อย 4 สาขา ดังนี้
o กลุ่มวิชาชีวกลศาสตร์ (Biomechanics)
o กลุ่มวิชาการประมวลผลสัญญาณทางการแพทย์
   (Biomedical Signal Processing)
o กลุ่มวิชาปัจจัยมนุษย์ในงานวิศวกรรมและการยศาสตร์
   (Human Factors in Engineering and Ergonomics)
o กลุ่มวิชาการจำลองทางสรีรวิทยาและวิศวกรรมทางการแพทย์
   (Physiological & Medical Engineering Modeling)

      ตลาดแรงงาน หรือ กลุ่มเป้าหมายต่าง ๆ ที่มีความต้องการบัณฑิตที่มีองค์ความรู้บูรณาการในด้านวิศวกรรมทางการแพทย์ มีดังนี้
- โรงพยาบาลเป็นผู้ดูแลและบำรุงรักษาระบบและเครื่องมือ อุปกรณ์ทางการแพทย์ ซึ่งค่อนข้างซับซ้อนและต้องการผู้เชี่ยวชาญ ปัจจุบันอาศัยผู้เชี่ยวชาญจากต่างประเทศ เช่น เครื่องเอ็กซเรย์แม่เหล็กไฟฟ้า เครื่องวัดสัญญาณไฟฟ้าต่างๆ ฯลฯ
- หน่วยงานที่วิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์ ได้แก่ พัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์ให้เหมาะสมกับสรีรร่างกาย และการทำงานของคนปกติและผู้ป่วย เช่น การตรวจวัดทางคลื่นไฟฟ้าหัวใจ เป็นต้น และอื่นๆ
- บริษัทที่ขายอุปกรณ์ทางการแพทย์และวิทยาศาสตร์ ต้องการผู้ที่มีความรู้ ความชำนาญในการดูแลและสาธิตเครื่องมือ การติดตั้งและบำรุงรักษาระบบและเครื่องมือ
- บุคลากรที่ปฏิบัติงานในโรงงานเพื่อดูแลและบำรุงรักษา คุณภาพชีวิตของผู้ปฏิบัติงานในโรงงาน
- อาจารย์ ผู้ถ่ายทอดความรู้สหวิทยาการเข้าสู่ชุมชน และองค์กรสังคมฯ
- นักวิจัย นักวิทยาศาสตร์ นักปฏิบัติการเพื่อเสริมสร้างและพัฒนางานวิจัยที่ตอบสนองความต้องการของสังคม แก้ไขปัญหาของประเทศ