Als früher Vorläufer der Heidelberger Medizinpsychologie kann die im Jahr 1864 eingerichtete ausserordentliche "Professur für Anthropologie und medicinische Psychologie" an der medizinischen Fakultät der Universität betrachtet werden. Eigens eingerichtet wurde sie für keinen Geringeren als Wilhelm Wundt (1832—1920), der allgemein als Begründer der experimentell-naturwissenschaftlichen Psychologie gilt. Der in Mannheim-Neckarau geborene Wundt war von 1858 bis 1863 Assistent bei Herrmann von Helmholtz in Heidelberg gewesen. Bis zu seinem Weggang nach Zürich im Jahr 1874 und von dort aus nach Leipzig unterrichtete er in Heidelberg Medizinstudenten unter anderem in den Fächern Medizinische Psychologie, Anthropologie, Physiologie sowie im Praktikum, also lange, bevor er 1879 in Leipzig sein heute berühmtes "Institut für experimentelle Psychologie" samt angeschlossenem Laboratorium gründete.

Später war es der Heidelberger Sozialpsychologe und Wundt-Schüler Willy Hellpach, der 1946 das erste deutschsprachige Lehrbuch der Medizinischen Psychologie nach dem zweiten Weltkrieg verfasste. Unter dem für heutige Begriffe missverständlichen Titel "Klinische Psychologie" ging es darin vor allem um die Beziehung zwischen körperlichen Erkrankungen und Psyche.

Das heutige Institut für Medizinische Psychologie wurde im Jahr 1974 als "Abteilung für Psychotherapie und Medizinische Psychologie" an der Psychosomatischen Universitätsklinik begründet von Walter Bräutigam, der 1968 Alexander Mitscherlich als Leiter der Psychosomatischen Klinik gefolgt war und zunächst auch kommissarisch die Leitung der Abteilung innehatte. Die Räumlichkeiten befanden sich zunächst in der Voßstraße, dann aber bald in einer Neuenheimer Villa in der Mönchhofstraße 15, unter einem Dach mit der von Helm Stierlin geleiteten, gleichzeitig gegründeten "Abteilung für psychoanalytische Grundlagenforschung und Familientherapie". Hauptaufgabe des Instituts war die Lehre in den Fächern Psychotherapie und Medizinische Psychologie für Medizinstudenten.

1980 wurde die Abteilungsleitung übernommen von Hermann Lang und zog um in die Landfriedstraße 12 in der Heidelberger Altstadt (heute Hochschule für Jüdische Studien).

1991 übernahm Rolf Verres die Leitung der Abteilung und die damit verbundene Professur für Psychotherapie und Medizinische Psychologie, 1992 erfolgte ein weiterer Umzug, nun in den linken Flügel der ehemaligen Augenklinik in der Bergheimer Straße 20 nahe dem Bismarckplatz. Die Professur wurde im Jahr 1996 von einer C3- zu einer C4-Professur, dem "Lehrstuhl für Medizinische Psychologie und Psychotherapie" aufgewertet, gleichzeitig wurde die Abteilung umbenannt in "Abteilung für Medizinische Psychologie". 2005 wurde sie als nun eigenständiges "Institut für Medizinische Psychologie" dem neu gegründeten Zentrum für psychosoziale Medizin angegliedert. Im Jahr 2013 emeritierte Verres, die Leitung des Instituts wurde kommissarisch versehen von Jochen Schweitzer-Rothers. Ein ausführlicher Überblick über die Aktivitäten des Instituts und seiner Mitarbeiter in den Jahren 1991 bis 2012 findet sich hier.

Zum Wintersemester 2014/2015 übernahm Beate Ditzen die Leitung des Instituts für Medizinische Psychologie und den Lehrstuhl für Medizinische Psychologie und Psychotherapie.