หน่วยตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ จัดตั้งขึ้นปี พ.ศ.2549 เพื่อให้บริการตรวจวินิจฉัยทั้งผู้ป่วยในและผู้ป่วยนอกด้วยเครื่องมือพิเศษอย่างมีคุณภาพ ได้ผลการตรวจวินิจฉัยที่ถูกต้อง ได้มาตรฐาน และผู้รับผลการตรวจมีความพึงพอใจ ในปัจจุบันหน่วยตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ได้มีการขยายการบริการที่เพิ่มมากขึ้นและได้ยกระดับจาก หน่วยตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ เป็น งานตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ในปี พ.ศ.2562 ซึ่งให้บริการตรวจวินิจฉัยโดยการทำหัตถการด้วยเครื่องมือพิเศษหลายชนิดแบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม ดังนี้
1. การตรวจวินิจฉัยความผิดปกติขณะนอนหลับ (Sleep disorder Diagnostics)
2. การตรวจวินิจฉัยระบบทางเดินหายใจ (Pulmonary Diagnostics)
3. การตรวจวินิจฉัยด้านประสาทสรีรวิทยา (Neurophysiological Diagnostics)
4. การตรวจวินิจฉัยโดยใช้คลื่นเสียงความถี่สูง (Ultrasonological Diagnostics)
ต่อมาในปี พ.ศ. 2568 ได้มีการปรับโครงสร้างย่อยภายในหน่วยงาน โดยปรับกลุ่มหัตถการจากเดิม 4 กลุ่ม เหลือ 3 กลุ่ม ดังนี้
1. การตรวจวินิจฉัยความผิดปกติขณะนอนหลับ (Sleep disorder Diagnostic)
2. การตรวจวินิจฉัยระบบทางเดินหายใจ (Pulmonary Diagnostics)
3. การตรวจวินิจฉัยด้านประสาทสรีรวิทยาและคลื่นเสียงความถี่สูง (Neurophysiological and Ultrasonographic Diagnostics)
นอกจากนี้ ในปี พ.ศ. 2564 งานตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ได้พัฒนาศักยภาพด้านการตรวจวินิจฉัยความผิดปกติขณะนอนหลับอย่างต่อเนื่อง จึงได้จัดตั้ง ศูนย์พัฒนาสู่ความเลิศด้านการนอนหลับธรรมศาสตร์ (Sleep Center of Thammasat: SCENT) โดยมี อ.นพ.ฉัตรกรินทร์ เทพวิมลเพชรกุล ดำรงตำแหน่งหัวหน้าศูนย์การนอนหลับธรรมศาสตร์ ทั้งนี้ ศูนย์ฯ มุ่งหวังที่จะเป็นศูนย์ให้บริการตรวจวินิจฉัยความผิดปกติขณะนอนหลับแบบครบวงจร และได้รับการรับรองเป็นศูนย์ตรวจการนอนหลับมาตรฐานจากสมาคมโรคจากการหลับแห่งประเทศไทยในปี พ.ศ. 2565 อีกทั้งยังผ่านการประเมินและได้รับการรับรองการพัฒนาคุณภาพสถานพยาบาลเฉพาะโรคหรือระบบ (Program and Disease Specific Certification: PDSC) ด้านการดูแลรักษาผู้ป่วยภาวะหยุดหายใจขณะหลับจากการอุดกั้นในผู้ใหญ่ (Obstructive Sleep Apnea: OSA in Adult) เป็นแห่งแรกในประเทศไทย จากสถาบันรับรองคุณภาพสถานพยาบาล (องค์การมหาชน) ซึ่งได้รับการรับรองเมื่อวันที่ 29 เมษายน พ.ศ. 2568

ใช้วิธีการที่ทันสมัยเพื่อเน้นย้ำถึงความมุ่งมั่นในการบรรลุภารกิจด้านการตรวจวินิจฉัยทางการแพทย์ที่มีความมาตรฐานสูงสุด
เน้นย้ำถึงความมุ่งมั่นในการส่งเสริมวิจัย นวัตกรรมและวิชาการทั้งในด้านวิธีการตรวจวินิจฉัยและการให้บริการ
ยึดมั่นในคุณภาพที่เป็นเลิศ ความสมบูรณ์แบบและความเป็นมืออาชีพในทุกด้านของการตรวจวินิจฉัยและการให้บริการ
ความเอื้อเฟื้อและเห็นใจ: การให้การดูแลและการตรวจวินิจฉัยผู้ป่วยด้วยความเอื้อเฟื้อและเห็นใจเป็นสิ่งสำคัญ เช่น การให้ข้อมูลและการสนับสนุนที่เหมาะสมในกระบวนการวินิจฉัยทางการแพทย์
ความต่อเนื่องในความรู้และความเชี่ยวชาญ: มุ่งเน้นการพัฒนาบุคลากรให้มีความรู้ ความเชี่ยวชาญ ทักษะและประสบการณ์สูง สนับสนุนการศึกษา ค้นคว้า วิจัย พัฒนาองค์ความรู้และนวัตกรรมใหม่ ๆ อยู่เสมอ
จริยธรรมและความรับผิดชอบ: ยึดมั่นในจริยธรรม ความโปร่งใส ซื่อสัตย์ ยุติธรรม รับผิดชอบต่อสังคม คำนึงถึงความปลอดภัยและความพึงพอใจของผู้รับบริการ
ความเป็นระบบและการทำงานเป็นทีม: สนับสนุนการทำงานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพ ส่งเสริมการสื่อสาร แลกเปลี่ยนเรียนรู้ แบ่งปันความรู้ ประสบการณ์ และความร่วมมือระหว่างบุคลากร หน่วยงานและภาคีเครือข่าย