เวชศาสตร์การบินและการพัฒนาการบินในประเทศไทยเคียงคู่กันมาตั้งแต่ประเทศสยามเริ่มมีการบิน เมื่อ พ.ศ. ๒๔๕๖ เป็นช่วงเวลาที่เกิดการแพทย์เพื่อนักบินขึ้นพร้อมกัน สมัยนั้นเรียกว่า การแพทย์ทางอากาศ โดยจัดตั้งเป็นหมวดพยาบาลประจำแผนกการบินทหารบกอยู่ที่สนามม้าราชกรีฑาสโมสรในปัจจุบัน ต่อมาย้ายมาอยู่ที่สนามบินดอนเมือง เมื่อวันที่ ๕ มีนาคม พ.ศ. ๒๔๕๗ เลื่อนฐานะเป็นหมวดพยาบาลกองบินทหารบก และเริ่มมีแพทย์ประจำเพื่อให้การรักษาเฉพาะนักบิน ในสงครามโลกครั้งที่ ๑ ประเทศสยามประกาศสงครามเข้าร่วมกับฝ่ายสัมพันธมิตร และส่งทหารเข้าร่วมในสมรภูมิในทวีปยุโรป หน่วยแพทย์ทางอากาศจัดกำลังเป็นหมวดพยาบาล ติดตามกองบินทหารบก โดยมี ร.ต.มูล ไวสืบข่าว เป็นแพทย์ประจำกองบิน ครั้นเสร็จราชการสงครามยุโรปแล้ว กองบินทหารบกได้ขยายกิจการออกเป็นกรมอากาศยานทหารบก เมื่อวันที่ ๑๙ มีนาคม พ.ศ. ๒๔๖๑ การรักษาพยาบาลจึงไม่ได้จำกัดเฉพาะนักบินอีกต่อไปเพราะกำลังพลมากขึ้น การทำงานเฉพาะด้านเวชศาสตร์การบินจึงลดน้อยลงไปชั่วระยะหนึ่ง ใน พ.ศ. ๒๔๗๘ กรมอากาศยานเปลี่ยนเป็นกรมทหารอากาศขึ้นตรงกับกระทรวงกลาโหม หมวดเสนารักษ์กรมอากาศยานจึงเป็นหมวดเสนารักษ์ กรมทหารอากาศ มีการปฏิบัติงานด้านเวชศาสตร์การบินมากขึ้น รวมทั้งการตรวจร่างกายตรวจสมรรถภาพและคัดเลือกนักบิน ใน พ.ศ. ๒๔๘๐ กรมทหารอากาศได้รับการยกฐานะเป็นกองทัพอากาศ หมวดเสนารักษ์กรมทหารอากาศจึงปรับอัตราเป็นกองเสนารักษ์กองทัพอากาศทำให้งานด้านเวชศาสตร์การบินเกี่ยวข้องไปกับการแพทย์ส่วนอื่นๆ ด้วย ในระยะนั้นเกิดกรณีพิพาทเรียกร้องดินแดนอินโดจีนคืนจากฝรั่งเศสการปฏิบัติงานของกองทัพอากาศในกรณีพิพาทนี้ทำให้พบความจริงว่า กิจการบินของประเทศก้าวหน้าไปอย่างมาก และมีปัญหาเกี่ยวกับการบินตามมา ทำให้จำเป็นต้องมีแพทย์เฉพาะเพื่อการนี้ วันที่ ๑๕ ตุลาคม พ.ศ. ๒๔๘๓ ได้มีการโอนแพทย์ที่สำเร็จการศึกษา และดูงานด้านเวชศาสตร์การบินจากยุโรปและอเมริกา จากกองทัพบกมาประจำการที่กรมเสนารักษ์ทหารอากาศ ๒นาย คือ ร.อ.กมล ผลาชีวะ และ ร.ท.ทิพย์สุตะพาหะ ซึ่งมีส่วนผลักดันให้กิจการเวชศาสตร์การบิน ก้าวหน้าไปเป็นหน่วยงานเฉพาะและเอกเทศมากยิ่งขึ้นหลังสงครามโลกครั้งที่ ๒ กองทัพอากาศมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก และได้รับความช่วยเหลือตามโครงการช่วยเหลือทางทหารของสหรัฐอเมริกา วันที่ ๔ พฤศจิกายน พ.ศ. ๒๔๙๑ กองเสนารักษ์ทหารอากาศ เลื่อนฐานะเป็นกรมแพทย์ทหารอากาศ กิจการเวชศาสตร์การบินจึงแยกออกมาทำหน้าที่เฉพาะเรียกว่า แผนกที่ ๔ และใช้คำว่า เวชกรรมการบิน แทนการแพทย์ทหารอากาศ ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. ๒๔๙๒ ทางราชการโอนนายแพทย์ตระกูลถาวรเวช จากมหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ ขณะรับทุนการศึกษาของมหาวิทยาลัยและศึกษาอยู่ที่สหรัฐอเมริกา มาประจำกรมเสนาธิการทหารอากาศ และให้เข้าศึกษาวิชาเวชศาสตร์การบินของกองทัพอากาศอเมริกา ท่านผู้นี้มีส่วนสำคัญในการพัฒนากิจการเวชศาสตร์การบิน ต่อมาท่านได้รับยศและตำแหน่งเป็น พลอากาศโทตระกูล ถาวรเวช เจ้ากรมแพทย์ทหารอากาศ ในช่วงนี้ได้มีการส่งแพทย์ไปศึกษาในต่างประเทศหลายท่าน และได้เข้าร่วมลำเลียงผู้ป่วยทางอากาศในสงครามเกาหลี ในเดือนธันวาคม พ.ศ. ๒๔๙๔ ได้รับการยกฐานะจากแผนก ๔ เป็นกองเวชศาสตร์การบิน และในเดือนมกราคม พ.ศ. ๒๔๙๘ เปลี่ยนเป็นกองเวชศาสตร์การบิน ได้เข้าร่วมการลำเลียงผู้ป่วยทางอากาศในสงครามเวียดนามใน พ.ศ. ๒๕๑๑ ต่อมาใน พ.ศ. ๒๕๑๔ มีการยกระดับตำแหน่งหัวหน้ากองเวชศาสตร์การบิน ขึ้นเป็นผู้อำนวยการกองเวชศาสตร์การบิน เนื่องจากกิจการเวชศาสตร์การบินขยายตัวไปมากกว่าเดิม เพราะต้องให้การสนับสนุนการบินในและนอกกองทัพอากาศ ทั้งส่วนทหารและพลเรือน ใน พ.ศ. ๒๕๑๙ จึงได้รับการยกฐานะจากกองเวชศาสตร์การบิน ขึ้นเป็น  สถาบันเวชศาสตร์การบิน จนถึงปัจจุบันนี้