מבין תחומי הרפואה החדשים וטיפולים חדישים בעולם כולו היו ניתוחי הלב והחזה. ב-1961 הוצע השירות הבלעדי הזה לתושבי הצפון עם פתיחתו באחריותם של ד"ר דוד אדלר, ד"ר יעקב אבוהב ופרופ' אגון ריס. גם ההוראה הלכה והתרחבה עם הצטרפותם של סטאז'רים ומתמחים בוגרי הפקולטה לרפואה בירושלים. תוכניות הלימודים בבית הספר לאחיות התרחבו גם הן ונפתחו קורסים ייעודיים לאחיות חדרי ניתוח, לאחיות בריאות הציבור ולחובשות צבאיות.
בשנת 1963 התמנה ד"ר גז'בין למנכ"ל משרד הבריאות, וסגנו, ד"ר משה לזר, תפס את מקומו. בתום תקופתו של גז'בין מנה בית החולים 520 מיטות ועבדו בו 80 רופאים. בשלב זה היה ברור כי בית החולים הגיע בשל ממדיו למבוי סתום והוא אינו יכול להתפתח יותר והוא זקוק למבנים חדשים. מרבית הרופאים שהו וביקרו במוסדות רפואה יוקרתיים ברחבי העולם ועם שובם גבר תסכולם נוכח הפערים הרבים, הצפיפות הקשה ותנאי האשפוז הבלתי הולמים.
בית החולים בתקופת הנהלתו של ד"ר לזר.
לאחר 12 שנים שבהן כיהן ד"ר משה לזר כסגנו של ד"ר גז'בין, התמנה לזר למנהלו של בית החולים וכיהן בתפקיד זה 12 שנים, עד צאתו לגמלאות בשנת 1975. בתקופת כהונתו של ד"ר לזר כמנהל חלה תנופה בהתפתחותו של בית החולים ומספר רב של מחלקות ושירותים נפתחו ביוזמתו. השינויים במבנה בית החולים החלו עם פרוץ מבצע קדש ב-1956. בית החולים פונה מחוליו ואז, ביוזמתו של לזר החלו להכניס שינויים במבנהו ואלה הכשירו אותו להפוך לבית החולים המרכזי לצפון ישראל - בית החולים השלישוני היחיד בצפון עד המאה ה-21. נוסדו ונפתחו מחלקות רבות: המחלקה הנוירוכירורגית, המחלקה לאורתופדיה והמחלקה לכירורגיה פלסטית ונפגעי כוויות. בתקופה זו נפתחה גם המחלקה לכירורגית פה ולסת, וביוזמתו של פרופ' ארליק נפתחה המחלקה לטיפול נמרץ שבראשה עמד פרופ' שמעון בורשטיין עם בואו ב-1967. כמו כן נפתח המכון האונקולוגי לכל צפונה של ישראל ובראשו פרופ' אליעזר רובינזון, שעבר צפונה מבית החולים "הדסה" בירושלים. בתקופה זו הוכר רמב"ם כבית החולים המשרת את פיקוד הצפון וכאתר הקליטה של הפצועים מחזית הצפון. במקום הוקם מנחת מסוקים וזה שינה כליל את תהליך קליטת הפצועים.
בניית הבניין הראשי החדש.
שיאו של קידום פיתוח התשתיות של בית החולים בתקופתו של לזר היה בניית הבניין המרכזי החדש והגדלת מספר המיטות שבו בכ-50%. בניינו המקורי של בית החולים הממשלתי מאז תקופת השלטון המנדטורי נועד ל-250 חולים אך ב-1963 היו בו כבר 550 חולים אשר שהו בצפיפות רבה ובית החולים לא יכול היה להיענות לביקוש שהלך והתעצם עם הגידול באוכלוסייה. תנאים אלה היו מוכרים היטב למנהלו הוותיק של בית החולים שהתמנה בינתיים למנכ"ל משרד הבריאות, ד"ר גז'בין. ד"ר ארליק החל לפעול, בעידודו של גז'בין, לבניית הבניין החדש עם סגן שר הבריאות, ח"כ יצחק רפאל. תוך כשנה הוגשה תוכנית להקמת בניין חדש ובו מחלקות אשפוז, חדר מיון, מעבדות, ספרייה, אולם הרצאות, חדר אוכל לסגל בית החולים ובית כנסת. בסך הכל עלה מספר המיטות על פי תוכנית זו מ-550 מיטות ל-760 מיטות אשפוז.
עיכובים שונים המריצו את ד"ר ארליק ואת הנהלת בית החולים שלא להרפות ממשרד הבריאות, ולבסוף, בנובמבר 1966 הונחה אבן הפינה לבניין שבסופו של דבר הוחלט שיהיה בן 8 קומות. הייתה זו תקופת המיתון וייתכן שדווקא בשל כך הואצו ההליכים על מנת ליצור מקומות עבודה רבים בצפון הארץ. האדריכל אריה שרון הופקד על תכנון הבניין וניהול הבנייה הופקד בידי מע"צ. עם זאת, בשל עיכובים מצידו של הקבלן "סולל בונה", שלא עמד בלוח הזמנים של הבנייה, בית החולים נאלץ לפלוש לבניין הלא גמור מספר ימים לאחר פרוץ מלחמת יום הכיפורים, כשבע שנים לאחר תחילת הבנייה. חדר המיון הוכשר במהירות לקלוט את הפצועים הרבים, ואנשי הטכניון סייעו לבית החולים להתמודד עם מבול הנפגעים. הבניין אוכלס בהדרגה ושנה לאחר הפלישה המאולצת, ב-1974, קיבלה הנהלת בית החולים את הבניין לרשותה באופן רשמי.
הקמת הפקולטה לרפואה.
ב-1964 נחתם הסכם בין מנהל בית החולים, ד"ר לזר, לבין הפקולטה לרפואה בירושלים לפיו יהיה בית החולים רמב"ם לסניף של האוניברסיטה העברית ואחד מבתי החולים בהם יעשו חלק מתלמידי השנה החמישית והשישית של בית הספר לרפואה לימודים קליניים. לאחר ארבע שנים ביקש בית החולים רמב"ם להקדים את בואם של הסטודנטים מירושלים וביקש לקלוט אותם כבר בשנת לימודיהם הרביעית. הרעיון היה לאפשר לסטודנטים ללמוד לימודים פרה-קליניים בירושלים ולעבור את כל ההכשרה הקלינית ברמב"ם.
ד"ר ארליק שאף להפוך את רמב"ם לחלק אינטגרלי של הפקולטה בירושלים ולא להסתפק במעמד של סניף. הוא גייס לשם כך את ראש העיר אבא חושי ואת מנהל בית החולים רוטשילד (במאה ה-21: "המרכז הרפואי בני ציון") ד"ר שיין, ויחדיו פעלו לקידום הרעיון, אך הרעיון נדחה על ידי האוניברסיטה העברית בירושלים. ד"ר ארליק לא ויתר ונרתם למען הקמת בית ספר לרפואה בחיפה ללא חסות האוניברסיטה העברית. אף על פי שהוועדה המליצה שלא להקים בית ספר לרפואה, פתח ד"ר ארליק במסע שכנוע בדרגים הגבוהים יותר בין שרי הממשלה. הוא שכנע את השר בלי תיק מנחם בגין כי צפון המדינה מקופח וכי הקמת הפקולטה יחד עם מרכז רפואי גדול יסייעו מאוד לקידום חיפה והגליל. מאמציו של ד"ר ארליק נשאו פרי ובאוגוסט 1969 התקבלה החלטת הממשלה על הקמת בית ספר לרפואה בחיפה, לשנת הלימודים הרביעית עבור מסיימי שנת הלימודים השלישית הלומדים באיטליה. שני מחזורים שהגיעו מאיטליה למדו בבניין מנזר הכרמליטיות בבית החולים רמב"ם, שהקצה גם מקום בביתן "סקר הלב" למזכירות בית הספר. עד למיזוגה של הפקולטה עם הטכניון היא נוהלה על ידי הנהלה בראשות נשיא הטכניון, דיקאן הפקולטה לרפואה, נציג עיריית חיפה, משרד החינוך, משרד הבריאות ונציגי ציבור.
בשנת הלימודים 1971 נפתחה כיתה ללימודי שנה א' בטכניון, פרופ' ארליק מונה לפרופסור מן המניין ולדקאן הראשון של הפקולטה לרפואה של הטכניון. בניין המנזר הנוסף (סן ג'וזף) שהיה צמוד למנזר הכרמליטיות נחכר על ידי העירייה ושופץ והוא היווה את משכן הפקולטה בשנותיה הראשונות.
שנות ה-60 וה-70.
בשנות ה-60 החל פרופ' ארליק לקדם את השתלת כלי הדם. בעזרת תרומה כספית שגייס נרכש מתקן לשימור כלי דם בשיטת ההקפאה היבשה, וכלי דם מגופות נפטרים נשמרו בו. לאחר שביצע ניתוח השתלת כלי דם בהצלחה נשלח ד"ר אלפרד שרמק לארצות הברית להתמחות בתחום וכך נפתח בבית החולים עידן כירורגיית כלי הדם בניהולו של פרופ' שרמק, לימים מנהל מחלקה כירורגית ב' וכירורגית כלי דם. לאחר השתלתו המוצלחת של כלי הדם נסללה דרכו של פרופ' ארליק לתחום השתלות הכליה, תחום חדש בעולם הרפואה של אותם ימים. בראשית 1966 בוצעה ברמב"ם השתלת הכליה מן המת לראשונה בישראל. הניתוח בוצע באישה שהייתה במצב סופני והוא הסתיים במותה.
באותה עת לא היו בבית החולים מכונות דיאליזה ולא ניתן היה לשמור על חיי החולה עד למציאת כליה מתאימה. פריצת הדרך של ארליק הביאה לביצוע 8 השתלות כליה בשנתיים הראשונות ולפיתוחו של תחום הטיפול בחולי כליות סופניים. שתי מכונות דיאליזה הוענקו בתרומתו של סם אייזנברג מארצות הברית. ד"ר אורי בתר נשלח לארצות הברית להתמחות בתחום החדש ולימים התמנה למנהל המחלקה לנפרולוגיה ומכון הדיאליזה. היחידה לנפרולוגיה ברמב"ם הייתה ליחידה העצמאית הראשונה בישראל ובעקבותיה הלכו כל בתי החולים, וכך היה רמב"ם לחלוץ בהכרת הנפרולוגיה כמקצוע עצמאי.
במחלקת היולדות בראשותו של פרופ' אהרון פרץ התמקדו המאמצים בפיתוח יחידות להיריון בסיכון גבוה וכך פחתה משמעותית תמותת נשים בעת לידה. הקמת מחלקת פגים בהנהגתו של פרופ' מתי זלצר הפחיתה באופן ניכר את תמותת העוברים עקב אי התאמה בין סוג הדם של האם והעובר. מחלקת הנשים ברמב"ם הייתה הראשונה בין מחלקות הנשים בארץ שביצעה החלפת דם העובר, ובשנות ה-80 הייתה בין המחלקות הראשונות בהן עברו נשים הפריית מבחנה.
בשנים אלה נפתחו ופותחו תחומים חדשים: ב-1965 נחנך לראשונה מכון האיזוטופים בהנהלת ד"ר אמיל ארד והפך מאוחר יותר למחלקה לרפואה גרעינית בהנהגת פרופ' דב פרונט. במקביל לחנוכת מכון האיזוטופים התפתח תחום האנדוקרינולוגיה בראשותו של פרופ' דוד ברזילי. מפנה חשוב חל ב-1968 עם הקמתה של המחלקה לאונקולוגיה בראשותו של פרופ' אליעזר רובינזון, שהגיע לרמב"ם מבית החולים הדסה בירושלים. המחלקה ריכזה את הטיפול בחולי מחלות ממאירות, שמספרם הלך וגדל באזור הצפון, וכך הפכה המחלקה למרכז האונקולוגי לכל צפון הארץ. האגודה למלחמה בסרטן סייעה בהצטיידותה של המחלקה החדשה ומאוחר יותר גם בבניית מבנה מתאים. היא החלה במתן הקרנות קובלט, הקרנות רנטגן עמוקות ושטחיות, טיפולי רדיום וכימותרפיה. ב-1975 הופעל ברמב"ם, לראשונה בארץ, מאיץ החלקיקים הקווי הראשון.
תקופה זו הביאה גם למפנה בתחום מחלות הלב. מחלות הלב הכליליות ואוטם שריר הלב בפרט היו לגורמי התמותה העיקריים בעולם ובארץ. פיתוחן של שיטות ניטור אלקטרוניות אחר תפקוד הלב הביאו לפיתוחן של יחידות לטיפול נמרץ לבביות וב-1972 שקד פרופ' אגון ריס, מנהל המחלקה לקרדיולוגיה, על תכנון מקורי של יחידה כזו אשר זיכתה בסופו של דבר את האדריכלית בפרס. ארגון הבריאות העולמי התרשם מתכנון היחידה ומקצועיותה והמליץ שזו תהווה מרכז הדרכה בינלאומי.