การพัฒนาด้านวิชาการได้รับอนุมัติจากแพทยสภาให้เป็นสถาบันฝึกอบรมแพทย์ฝึกทักษะ ตั้งแต่ปี 2519 และเป็นสถาบันสมทบของคณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ในการสอนและฝึกอบรมนักศึกษาแพทย์ชั้นปีที่ 6 ตั้งแต่ ปี พ.ศ. 2526 จนถึงปัจจุบัน และฝึกอบรมนักศึกษาแพทย์ชั้นปีที่ 4 ตั้งแต่ ปี พ.ศ. 2552 จนถึงปัจจุบัน
ในปี 2530 ได้เริ่มฝึกอบรมแพทย์ใช้ทุนรุ่นที่ 1 (ปัจจุบันเรียกว่าแพทย์พี่เลี้ยง ) เปรียบเสมือนแพทย์ประจำบ้านใน 4 สาขาหลักคือ ศัลยกรรม อายุรกรรม สูตินรีเวชกรรม และกุมาเวชกรรม ต่อมาได้ขยายสาขาเพิ่มอีก 2 สาขา คือ ศัลยกรรมออร์โธปิดิกส์ และเวชศาสตร์ครอบครัว
เนื่องจากปัญหาของการขาดแคลนแพทย์ มีแนวโน้มระดับความความรุนแรงเพิ่มขึ้นทั้งปริมาณ และการกระจายแพทย์ที่ไม่เหมาะสม ในปี 2538 ทางโรงพยาบาลศูนย์ขอนแก่น ได้รับความไว้วางใจจากกระทรวงสาธารณสุข ให้ดำเนินการสอนและฝึกอบรมนักศึกษาแพทย์ชั้นคลินิกร่วมกับคณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น ในโครงการผลิตแพทย์เพิ่มเพื่อชาวชนบท ( The Collaboration Project to Increase Production of Rural Doctor (CPIRD) เพื่อเปิดโอกาสทางการศึกษาในสาขาแพทย์ศาสตร์สำหรับนักเรียนในชนบทโดยคัดเลือกนักเรียนที่มีภูมิลำเนาในเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือเข้าเรียนภาคทฤษฎีและห้องปฏิบัติการ ชั้นปีที่ 1 – 3 ที่คณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่น และนักศึกษาชั้นปีที่ 4 – 6 ศึกษาและฝึกปฏิบัติงานในโรงพยาบาลขอนแก่น โดยในปี 2541 เริ่มรับนักศึกษาปี 4 ชั้นคลินิก
ทั้งนี้ ทางกระทรวงสาธารณสุข ได้จัดโครงการแพทย์พี่เลี้ยง ของกลุ่มงานศัลยกรรมออร์โธปิดิกส์ เพื่อช่วยเหลืออาจารย์แพทย์ในการดูแลรักษาผู้ป่วยและด้านการเรียนการสอน กำหนดเวลา 3 ปี หลังจากนั้นได้อยู่ปฏิบัติงานครบ 5 ปี เพื่อขออนุมัติศัลยกรรมออร์โธปิดิกส์ และทางกลุ่มงานฯ ได้รับตำแหน่งแพทย์พี่เลี้ยง ประมาณปีละ 1 – 2 คน
ปี พ.ศ. 2551 ทางกลุ่มงานศัลยกรรมออร์โธปิดิกส์ได้รับการผ่านประเมินเป็นสถาบันฝึกอบรมแพทย์ประจำบ้าน สาขาออร์โธปิดิกส์ โดยราชวิทยาลัยออร์โธปิดิกส์และแพทย์สภา และได้รับแพทย์ใช้ทุน และแพทย์ประจำบ้านเข้าฝึกอบรมเพี่อสอบวุฒิบัตร
ปี พ.ศ. 2552 ทางกลุ่มงานศัลยกรรมออร์โธปิดิกส์และโรงพยาบาลขอนแก่นได้รับการรับรองจากสถาบันพัฒนาและรับรองคุณภาพโรงพยาบาล ตามมาตรฐานโรงพยาบาลและบริการสุขภาพ ฉบับเฉลิมพระเกียรติฉลองสิริราชสมบัติครบ 60 ปี ครั้งที่ 2 เมื่อวันที่ 27 กุมภาพันธ์ 2552
เริ่มรับนักศึกษาแพทย์ชั้นปีที่ 4 คณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่นเต็มหลักสูตร (5 สัปดาห์)
ปี พ.ศ. 2554 ทางกลุ่มงานศัลยกรรมออร์โธปิดิกส์และศูนย์แพทยศาสตร์ศึกษาชั้นคลินิกได้ผ่านการประเมินการประกันคุณภาพการศึกษาโดยคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่น และได้รับการรับรองจากสถาบันพัฒนาและรับรองคุณภาพโรงพยาบาล ตามมาตรฐานโรงพยาบาลและบริการสุขภาพ ฉบับเฉลิมพระเกียรติฉลองสิริราชสมบัติครบ 60 ปี ครั้งที่ 3 เมื่อวันที่ 13-15 ธันวาคม 2554 ต่อเนื่องมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2545
ปี พ.ศ. 2555 ทางกลุ่มงานศัลยกรรมออร์โธปิดิกส์และศูนย์แพทยศาสตร์ศึกษาชั้นคลินิกได้ผ่านการประเมินจากราชวิทยาลัยแพทย์ออร์โธปิดิกส์แห่งประเทศไทยและแพทยสภาเพื่อเพิ่มศักยภาพการฝึกอบรมจากจำนวน 2 คน เป็น 4 คน และได้ผ่านการประเมินการประกันคุณภาพการศึกษาโดยคณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่น
ปี พ.ศ. 2564 - ปัจจุบัน ทางกลุ่มงานศัลยกรรมออร์โธปิดิกส์และศูนย์แพทยศาสตร์ศึกษาชั้นคลินิกได้ผ่านการประเมินจากราชวิทยาลัยแพทย์ออร์โธปิดิกส์แห่งประเทศไทยและแพทยสภาเพื่อเพิ่มศักยภาพการฝึกอบรมจากจำนวน 4 คน เป็น 6 คน โดยเป็นแพทย์ใช้ทุน 1 คน แพทย์ประจำบ้าน 5 คน
ปี พ.ศ. 2567 ทางกลุ่มงานศัลยกรรมออร์โธปิดิกส์จะมีการเปิดอบรมแพทย์เฉพาะทางสาขา Pediatric (กระดูกและข้อในเด็ก)