วิทยาลัยวิทยาศาสตร์การแพทย์เจ้าฟ้าจุฬาภรณ์ เปิดรับนักศึกษาประมาณ 32 คน โดยหลักสูตรเน้นการเพิ่มทักษะด้านการวิจัย โดยเฉพาะการแก้ปัญหาสาธารณสุขในชุมชน และเน้นความมีจิตอาสา เพื่อตอบสนองการขาดแคลนแพทย์ มีการจัดกิจกรรมเสริมหลักสูตรให้นักศึกษา
ทั้งนี้ นักศึกษาแพทย์ของวิทยาลัยฯ จะเรียนร่วมกับนักศึกษาแพทย์คณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี ทั้งหลักสูตรและกิจกรรมการเรียนการสอนแหล่งฝึกปฏิบัติงานหลัก คือ โรงพยาบาลรามาธิบดี ใน 5 รุ่นแรก จบการศึกษาแล้วรับปริญญาบัตรของ มหาวิทยาลัยมหิดล
เนื้อหาของหลักสูตร
การเรียนตลอดหลักสูตรใช้เวลาเรียน 6 ปี และมีหน่วยกิตรวมจํานวน 253 หน่วยกิต โดยมีการแบ่งเนื้อหาการเรียนออกเป็น 3 ช่วงและเสริมด้วยวิชาเลือก ดังนี้
ปีที่ 1 เรียนหมวดวิชาศึกษาทั่วไป เรียนที่มหาวิทยาลัยมหิดล ศาลายา จังหวัดนครปฐม
ปีที่ 2 และปีที่ 3 เรียนชั้นปรีคลินิก ศึกษาการทํางานของร่างกาย มนุษย์ในภาวะปกติ โดยบูรณาการความรู้ทางวิทยาศาสตร์การแพทย์ พื้นฐาน เช่น กายวิภาคศาสตร์ สรีรวิทยา จุลชีววิทยา เภสัชวิทยา พยาธิวิทยา เรียนที่คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล วิทยาเขต พญาไท และคณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี
ปีที่ 4 ถึงปีที่ 6 เรียนชั้นคลินิก เรียนรู้จากการปฏิบัติงานจริง ร่วมเป็นหนึ่งในทีมดูแลผู้ป่วย ศึกษาอาการและการรักษาโรคผ่านการฝึกทักษะกับอาจารย์แพทย์สาขาต่างๆ เรียนและฝึกปฏิบัติงานในคณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี และชั้นปีที่ 6 นักศึกษาแพทย์จะได้ เพิ่มพูนประสบการณ์ทางคลินิก ณ โรงพยาบาลมหาราชนครราชสีมา โรงพยาบาลจังหวัดบุรีรัมย์, โรงพยาบาลพระนครศรีอยุธยา, โรงพยาบาล เจ้าพระยายมราช จังหวัดสุพรรณบุรี และโรงพยาบาล ในความร่วมมือของโรงพยาบาลจุฬาภรณ์
วิชาเลือกเสรี เพื่อให้นักศึกษาพัฒนาตนเองทั้งด้านวิชาการ คุณธรรม จริยธรรม กีฬา ตลอดจนศิลปวัฒนธรรม
วิชาเลือกคลินิก เพื่อเสริมประสบการณ์ทางคลินิกในสาขาที่ตนเองสนใจ