研究生教育是济宁医学院最高层次的学历教育。学校自1996年起开始联合天津医科大学招收研究生，现为临床医学一级学科专业硕士学位授权点，并与山东大学、天津医科大学、青岛大学、山东农业大学、山东省医学科学院、曲阜师范大学、新乡医学院等联合招收培养博士、硕士研究生。研究生教育经历了从无到有、逐渐扩大、逐步完善的发展历程。
学校拥有一支高水平的研究生导师队伍，现有博士研究生导师4人，硕士研究生导师97人。其中泰山学者海外特聘专家1人，享受国务院政府特殊津贴专家10人，国家级教学名师1人，山东省有突出贡献的中青年专家2人，省市级专业技术拔尖人才5人，省教学名师9人，省级教学团队5个。学校还聘请了葛均波、樊代明、贺林等两院院士在内的100余名国内外知名专家担任特聘教授或客座教授。经过多年建设，导师队伍素质不断提高，结构进一步优化，为研究生培养提供了有力保障。
为扩展研究生视野，加强对外学术交流，吸纳更多社会资源，学校在北京、上海、天津、济南、新乡等地建设了多个研究生培养基地和研究生培养点，鼓励导师输送优秀学生到985和211工程高校进行科研能力和临床技能培养。同时，学校与美国、荷兰、新加坡、香港、台湾等十多个国家或地区的高校、医院和科研院所建立了稳定的学术交流关系。
近年来，学校秉承“为国家育人才，为大众谋健康”的办学宗旨，以提高研究生培养质量为目标，加强了研究生教育基础设施建设，在教学用房、仪器设备、实验条件、图书资料、现代教育技术手段和设施等方面加大经费投入，不断改善研究生培养的基础条件。改革完善招生体制，进一步提高研究生生源质量，优化生源结构，建设一支具有国际视野、高水平的导师队伍，创新人才培养模式，提升人才培养质量。深入实施研究生教育创新工程，不断加强学科建设、导师队伍建设和支撑条件建设，狠抓管理，推进研究生教育的规范化、制度化、科学化，形成了入学选拔、课程学习、课题研究、临床实践、毕业答辩和学位授予等系列完备的质量保证体系，研究生教育的质量和水平不断提升。
经过多年发展，学校为国家培养和输送了大批高层次优秀人才。目前已毕业的硕士研究生，考上了理想的博士，踏上了各自的工作岗位，多名研究生赴国内知名高校攻读博士学位，考博、就业率达100%；广大毕业生在各自的学习和工作岗位上，秉持“明德、仁爱、博学、至善”的校训，以认真扎实的工作作风和训练有素的工作能力受到了用人单位和社会的广泛好评。