Academy of Medical Royal Colleges and Faculties sade att bemanning och ledarskap var särskilt bekymmer.
Det rekommenderade den skotska regeringen och NHS styrelser enas om lägsta säkra personalnivåer för alla yrken på sjukhus.
Den skotska regeringen sade NHS bemanning var på sin högsta nivå någonsin.
Akademin inrättade en arbetsgrupp för att undersöka hur hälso- och sjukvården skulle kunna lära sig av tidigare misslyckanden.
Det följde tre tidigare rapporter om allvarliga brister i vården inom den skotska hälsovården.
De tittade på problem med bemanning och ledarskap vid Aberdeen Royal Infirmary (ARI); över genomsnittet dödlighet vid NHS Lanarkshire; och den värsta någonsin utbrott av C-difficile infektion, vid Vale av Leven Hospital.
I akademins rapport, Lärande från allvarliga fel i vården, identifierades nyckelfrågor som ska tas upp, bland annat:
Arbetsgruppen leddes av professor Alan Paterson vid Strathclyde University och bestod av högt uppsatta experter från Royal Colleges i Skottland.
Prof Paterson sade: " Det är tydligt att allvarliga brister i team som arbetar mellan klinisk personal och NHS ledning spelade en viktig roll i de brister i vården identifieras.
"Dessa brister är djupt rotade och systemiska. De får inte ignoreras om vi ska lära oss av dem och förhindra upprepningar.
– Det är också tydligt att en kombination av faktorer ledde till en del förfärliga brister i vården, en förlust av grundläggande medkänsla och prioriteringen av olämpliga mål framför patientvård. Dessutom saknades alltför ofta ledarskap och ansvarsskyldighet och mobbade endemiskt.
"Även om det har funnits svar på de enskilda publicerade rapporterna om undersökningar och översyner av brister i vård, finns det få bevis för att vi tar itu med de underliggande systembrister som finns."
I rapporten rekommenderades att sjukhuspersonalens personalnivåer skulle baseras på "bästa möjliga bevis". Parlamentet anser att man bör prioritera utvecklingen av ett minimum av säker bemanning för akutmedicin och läkemedel för äldre.
Bland de 20 rekommendationerna fanns ett förslag om att man skulle minska beroendet av lokalanställda och bemanningsföretag, och en uppmaning om att kvaliteten på vården skulle ligga före målen.
Det gav också anledning till oro när det gäller personalsjuka och sade att detta skulle kunna vara en indikation på försämrad moral och att det borde användas som "ett system för tidig varning".
Royal College of Nursing Scotland Direktör Theresa Fyffe sade: "Dessa är hårda rekommendationer och kommer att göra obekväm läsning för många chefer och ledare i vår hälso-och sjukvård."
Hon tillade: " För många gånger är misslyckanden i vården ner till osäkra personalnivåer. Vi vet att kvaliteten på vården är oupplösligt kopplad till att ha rätt antal lämpligt utbildad personal på rätt plats vid rätt tidpunkt, med rätt balans mellan registrerade sjuksköterskor och oregistrerad personal.
"Att ha lämplig utbildad och erfaren personal måste vara en prioritet för alla hälsonämnder om de ska kunna ge patienterna säker vård av hög kvalitet."
Den skotska regeringens nationella kliniska chef för hälso- och sjukvårdskvalitet, professor Jason Leitch, sade: " Vi är fast beslutna att driva upp standarder i vår nationella hälso- och sjukvård, vilket är anledningen till att vi har visat vägen när det gäller att svara på de rapporter som beskrivs i den skotska akademins rapport.
"Vi är helt tydliga med vilket värde vi sätter på personalen och den säkra och effektiva service de levererar till patienterna.
"Vi har för närvarande den högsta personalnivån i hela vår NHS än någonsin tidigare, med ökningar under denna regering med över 1.300 fler konsulter, och 2.300 mer kvalificerade sjuksköterskor och barnmorskor."
Prof Leitch tillade: "Vi strävar ständigt efter att ytterligare förbättra hälso- och sjukvården i Skottland och kommer att se över rekommendationerna i denna rapport och föra vidare allt lärande som kommer att gynna NHS Skottland, antingen som en del av uppföljningsarbetet till Levens Vale, Grampian och Lanarkshire recensioner."
Ett organ som företräder hälso- och sjukvårdspersonal i Skottland har sagt att stora förändringar behövs för att ta itu med "systemiska misslyckanden" i NHS.