พ.ศ.2547 คณะรัฐมนตรี มีมติเห็นชอบให้กระทรวงสาธารณสุขร่วมมือกับทบวงมหาวิทยาลัย (กระทรวงศึกษาธิการ) "โครงการผลิตแพทย์เพื่อชาวชนบท" โดยเริ่มรับนักศึกษาตั้งแต่ปีการศึกษา 2548 เป็นต้นไป เพื่อแก้ไขปัญหาการขาดแคลนแพทย์และการกระจายแพทย์ที่ไม่เหมาะสมในชนบท กระทรวงสาธารณสุขได้มีคำสั่ง เรื่องจัดตั้งศูนย์แพทยศาสตรศึกษาชั้นคลินิก ขึ้นเป็นหน่วยงานภายในโรงพยาบาลศูนย์ ทำหน้าที่จัดการเรียนการสอนชั้นคลินิกให้กับนักศึกษาแพทย์ในการร่วมผลิตแพทย์เพิ่มเพื่อชาวชนบท ซึ่งเป็นโครงการความร่วมมือระหว่างกระทรวงสาธารณสุข กับทบวงมหาวิทยาลัย

เมื่อวันที่ 15 มิถุนายน 2547 โรงพยาบาลชุมพรเขตรอุดมศักดิ์ ได้รับการอนุมัติตามมติคณะรัฐมนตรีว่ามีศักยภาพและความพร้อมในการจัดการเรียนการสอนนักศึกษาแพทย์ในโครงการผลิตแพทย์เพื่อชาวชนบท โดยกระทรวงสาธารณสุขมีคำสั่งให้จัดตั้งศูนย์แพทยศาสตรศึกษาชั้นคลินิก สาขาโรงพยาบาลชุมพรเขตรอุดมศักดิ์ขึ้น

โรงพยาบาลชุมพรเขตรอุดมศักดิ์ ได้ให้ความร่วมมือในการผลิตแพทย์เพื่อชาวชนบทร่วมกับคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ โดยเปิดสอนนักศึกษาแพทย์รุ่นแรก (ชั้นปี 6) จำนวน 13 คน ประจำปีการศึกษา 2551 ได้เปิดสอนนักศึกษารุ่นแรก และในปีการศึกษา 2559 เปิดสอนรับนักศึกษาแพทย์ชั้นปีที่ 4 นักศึกษาแพทย์ชั้นปีที่ 5 และนักศึกษาแพทย์ชั้นปีที่ 6 จำนวน 42 คน

อนึ่งการคัดเลือกผู้เข้าศึกษาหลักสูตรแพทยศาสตร์ เครือข่ายโรงพยาบาลชุมพรเขตรอุดมศักดิ์ จากนักเรียนในพื้นที่ 3 จังหวัด ได้แก่ จังหวัดสุราษฎร์ธานี จังหวัดชุมพร และจังหวัดระนอง