医学院与附属医院关系密切，附属医院参与医学教学的桥梁课程教学，既是医学生重要的实践基地，承担着临床见习、实习、规范化培训的重要任务，也是基础医学、转化医学研究的重要载体。
学校紧紧围绕 “ 健康中国 ”战略，梳理大健康理念，目前南科大临床教学附属医院体系基本形成，医学院与各直属、非直属附属、教学合作医院、科研合作基地已逐步建立“医教研产 ”高效协作关系。双方将秉持共建共荣的理念，推进以胜任力为导向的教育教学改革，开展医学教育质量文化建设，发挥临床教学附属医院的学科专科人才优势，合力构建具有南科大特色的医教研协同发展模式，打造南科大医学高地。
医学院现有直属附属医院4所：南方科技大学附属医院(在建)、南方科技大学第一附属医院(深圳市人民医院)、南方科技大学第二附属医院(深圳市第三人民医院)、南方科技大学口腔医院(筹)。非直属附属医院包括南方科技大学附属中国医学科学院肿瘤医院深圳医院、南方科技大学附属阜外深圳医院、南方科技大学附属佛山第一人民医院、南方科技大学附属龙华人民医院、南方科技大学附属精神卫生中心（深圳市康宁医院）等10家医院。教学医院包括深圳市妇幼保健院、东莞市妇幼保健院、深圳市眼科医院、深圳市中西医结合医院、深圳市儿童医院、北京大学深圳医院。科研合作基地包括深圳湾实验室、深圳医学科学院、深圳华大基因股份有限公司、华润（集团）有限公司、深圳市疾病预防控制中心、深圳市盐田区人民医院、广东省工伤康复医院、深圳市宝安区石岩人民医院、深圳市宝安区空海医院、深圳市宝安区中心医院、深圳华梵科技艺术有限公司等。学院实现了深圳市本土医教资源的强强联合，为南科大快速建设高水平医学院提供了强有力的支撑和保障。
附属医院师资力量雄厚，共有正高职称479人，副高职称939人。博士生导师37名，硕士生导师165名，博士后375人。拥有国家自然科学基金杰出青年基金获得者等国家级人才6人；国家级专业学会副主任委员以上学科带头人12人；享受国务院政府特殊津贴专家3人；深圳外高层次人才14人，深圳市高层次人才4人。医学院与附属医院建立了医、教、研互联互通关系，已启动临未教学教研室和平台的工作，成立了以医学院院长和第一、第二附属医院院长为主任的委员会，南科大医学院临床医学硕士点于2021年获批，一级学科临床医学博士点于2024年获批。
南科大正在校本部配套筹建一所高水平、国际化、智能化和人文化的附属综合性高端医院，已于2023年6月开工。医院将秉承重研究，铸特色，精而美的新型研究型医院思路，打造以神经医学、消化医学、口腔医学为卓越学科，建设肿瘤、口腔、内分泌与代谢医学为重点专科，整合护理、检验、医学影像、全科医学等平台学科，探索创建稳态医学、生活方式医学、互联智慧健康医学、医理工文交叉融合的“新医科”学科架构体系。