แม้โครงการจะได้รับการบรรจุไว้ในแผนพัฒนาการศึกษาระดับอุดมศึกษา แต่การจัดตั้งต้องชะลอออกไปเนื่องจากวิกฤตเศรษฐกิจในปี พ.ศ. 2540 ต่อมา มหาวิทยาลัยได้รื้อฟื้นโครงการและศึกษาความเป็นไปได้ในการจัดตั้งคณะอีกครั้งระหว่าง พ.ศ. 2545–2546 โดยมุ่งเน้นการผลิตบุคลากรที่มีความรู้ด้าน การป้องกันโรค การส่งเสริมสุขภาพ และการดูแลสุขภาพประชาชน พร้อมบูรณาการองค์ความรู้จากหลากหลายสาขาของมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์

ในปี พ.ศ. 2546 สภามหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์มีมติให้ดำเนินการจัดตั้งคณะในรูปแบบหน่วยงานอิสระในกำกับของมหาวิทยาลัย และในวันที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2548 ได้รับอนุมัติให้จัดตั้ง คณะสาธารณสุขศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ โดยยกฐานะจากภาควิชาวิทยาศาสตร์สุขภาพ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

คณะฯ เริ่มเปิดการเรียนการสอนในปีการศึกษา 2548 และได้พัฒนาหลักสูตรอย่างต่อเนื่อง ทั้งในระดับปริญญาตรีและบัณฑิตศึกษา พร้อมขยายโอกาสทางการศึกษาไปยัง มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์ลำปาง โดยเปิดสอนระดับปริญญาโทในปีการศึกษา 2557 และระดับปริญญาตรีในปีการศึกษา 2559

ปัจจุบัน คณะสาธารณสุขศาสตร์มุ่งมั่นพัฒนาการศึกษา วิจัย และสร้างบุคลากรด้านสาธารณสุขที่มีคุณภาพ เพื่อร่วมสร้าง สุขภาพและคุณภาพชีวิตที่ดีของประชาชนและสังคมอย่างยั่งยืน