เมื่อวันที่ ๗ กุมภาพันธ์ พ.ศ. ๒๔๘๖ ได้มีการสถาปนามหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ขึ้น โดยได้แยก คณะแพทยศาสตร์และศิริราชพยาบาล, คณะทันตแพทยศาสตร์, คณะเภสัชศาสตร์, คณะสัตวแพทยศาสตร์ จากจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย มาตั้งเป็น มหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ สังกัดกระทรวงการสาธารณสุข

ต่อมาพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวภูมิพลอดุลยเดช มีพระบรมราชโองการโปรดเกล้าฯ ให้ตราพระราชกฤษฎีกาจัดตั้งคณะทันตแพทยศาสตร์พญาไทขึ้นในวันที่ ๗ มิถุนายน พ.ศ. ๒๕๑๑ เพื่อเพิ่มจำนวนทันตแพทย์ให้เพียงพอต่อความต้องการของประชาชนในขณะนั้น และได้มีการขยายพื้นที่สำหรับการเรียนการสอน จากเดิมที่คณะทันตแพทยศาสตร์พญาไท ถ.อังรีดูนังต์ มายังอาคารศูนย์วิจัยทางคลินิก ซึ่งเป็นอาคาร ๕ ชั้น ตั้งอยู่ ณ เลขที่ ๖ ถนนโยธี แขวงทุ่งพญาไท เขตราชเทวี กรุงเทพฯ

จึงได้ถือเอาวันที่ ๗ มิถุนายน พ.ศ. ๒๕๑๑ เป็นวันสถาปนาคณะฯ สืบต่อมา และในวันที่ ๒ มีนาคม พ.ศ. ๒๕๑๒ มหาวิทยาลัยแพทยศาสตร์ ได้รับพระราชทานนาม “มหิดล” เป็นนามใหม่ ของมหาวิทยาลัย ตามพระนามาภิไธยในสมเด็จพระมหิตลาธิเบศร อดุลยเดชวิกรม พระบรมราชชนก เพื่อรำลึกถึง พระมหากรุณาธิคุณที่ทรงมีต่อการแพทย์แผนปัจจุบันของประเทศไทย จึงเป็นคณะทันตแพทยศาสตร์พญาไท มหาวิทยาลัยมหิดล

ต่อมาในวันที่ ๒๘ กุมภาพันธ์ ๒๕๑๗ ทบวงมหาวิทยาลัย ได้อนุมัติให้ตัดคำว่า “พญาไท” ท้ายคำคณะทันตแพทยศาสตร์พญาไทออก จึงได้ใช้ชื่อว่า “คณะทันตแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล” มาจนถึงปัจจุบัน และได้มีคณบดีบริหารมาแล้ว ๙ ท่าน ท่านแรก คือ ศ. ทพ.อิศระ ยุกตะนันทน์ โดยคณบดี ท่านปัจจุบัน คือ ศ.คลินิก ดร. นพ. ทพ.ศิริชัย เกียรติถาวรเจริญ