เมื่อวันที่ ๒๑ กรกฎาคม ๒๕๖๐ สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เสด็จพระราชดำเนินทรงเปิดอาคารโรงเรียนสาธิตนานาชาติ มหาวิทยาลัยมหิดล โดยมีผู้บริหารมหาวิทยาลัยมหิดล ผู้บริหารโรงเรียนสาธิตนานาชาติ มหาวิทยาลัยมหิดล ข้าราชการ เจ้าหน้าที่ และนักเรียน เฝ้าฯ รับเสด็จ จากนั้น เสด็จเข้าสู่ที่ประทับ พระราชทานของที่ระลึกให้ผู้มีอุปการคุณ เสด็จไปยังแท่นทรงกดปุ่มไฟฟ้าเปิดแพรคลุมป้ายชื่อโรงเรียน “Mahidol University International Demonstration School” ทรงปลูกต้นประดู่แดง จากนั้น เสด็จพระราชดำเนินชั้น ๓ เพื่อทอดพระเนตรห้องปฏิบัติการ ทางวิทยาศาสตร์ และเสด็จไปยังห้องสมุด ศูนย์ข้อมูลต่าง ๆ เพื่อทอดพระเนตรนิทรรศการเกี่ยวกับประวัติโรงเรียน หลักสูตรการเรียนการสอน และผลงานทางด้านวิทยาศาสตร์และศิลปะของนักเรียน
โรงเรียนสาธิตนานาชาติ มหาวิทยาลัยมหิดล ก่อตั้งขึ้นในปี ๒๕๕๖ ตามมติที่ประชุมสภาวิทยาลัยมหิดล เมื่อวันที่ ๑๘ สิงหาคม ๒๕๕๓ และได้เปลี่ยนชื่อหน่วยงานจาก “โครงการจัดตั้งโรงเรียนสาธิตนานาชาติ มหาวิทยาลัยมหิดล” เป็น “โรงเรียนสาธิตนานาชาติ มหาวิทยาลัยมหิดล” นับตั้งแต่วันที่ ๑ มิถุนายน ๒๕๕๖ เป็นต้นมา อาคารโรงเรียนสาธิตนานาชาติ มหาวิทยาลัยมหิดล เป็นอาคารสูง ๔ ชั้น มีพื้นที่ใช้สอยประมาณ ๑๘,๙๕๑ ตารางเมตร ตั้งอยู่บนพื้นที่ ๒๔,๐๐๐ ตารางเมตร ก่อสร้างด้วยงบประมาณแผ่นดินจำนวน ๔๘๙ ล้านบาท โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อรองรับการเรียนการสอนในระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๔-๖ (เกรด ๑๐ ถึงเกรด ๑๒) ซึ่งปัจจุบันมีนักเรียนเข้าศึกษาประมาณ ๖๐๐ คน อาคารโรงเรียนสาธิตนานาชาติ มหาวิทยาลัยมหิดล เริ่มก่อสร้างขึ้นเมื่อปี ๒๕๕๗ โดยได้รับเกียรติจากศาสตราจารย์ นายแพทย์รัชตะ รัชตะนาวิน อธิการบดีมหาวิทยาลัยมหิดลในขณะนั้น เป็นประธานในพิธีวางศิลาฤกษ์เมื่อวันที่ ๒๔ มีนาคม ๒๕๕๗ การก่อสร้างอาคารแล้วเสร็จในวันที่ ๒๓ มิถุนายน ๒๕๕๘ ทางโรงเรียนจึงได้ย้ายพื้นที่ทำการจากอาคารมหิดลอดุลยเดช – พระศรีนครินทร คณะพยาบาลศาสตร์ ศาลายา มาสู่อาคารพื้นที่ถาวรของโรงเรียนในปัจจุบัน และได้เปิดการเรียนการสอนในอาคารหลังใหม่นี้ในวันที่ ๑ กันยายน ๒๕๕๘ อาคารถูกออกแบบโดยเน้นหลักการประหยัดพลังงาน และการใช้สอยพื้นที่ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ภายในอาคารเรียนมีสิ่งอำนวยความสะดวกครบครัน ซึ่งประกอบด้วยห้องเรียน จำนวน ๓๖ ห้อง ห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ จำนวน ๖ ห้อง ห้องปฏิบัติการคอมพิวเตอร์ จำนวน ๓ ห้อง ห้องศิลปะ จำนวน ๒ ห้องรวมทั้งห้องสมุด สนามกีฬาในร่ม และห้องประชุมขนาดใหญ่ จำนวน ๒ ห้อง ซึ่งสามารถตอบสนองรูปแบบการทำกิจกรรมการเรียนการสอนที่หลากหลายของอาจารย์และนักเรียนได้เป็นอย่างดี นอกจากนี้ โถงทางเดินในแต่ละชั้นยังถูกจัดให้เป็นพื้นที่พบปะทบทวนบทเรียน และทำกิจกรรมนอกห้องเรียนของนักเรียน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเสริมสร้างสัมพันธภาพที่ดีของนักเรียน
ทั้งนี้ โรงเรียนสาธิตนานาชาติ มหาวิทยาลัยมหิดล มีกำหนดจัดกิจกรรม Open House ให้กับผู้ที่กำลังศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับการศึกษาต่อในระดับชั้นมัธยมศึกษาตอนปลายในหลักสูตรนานาชาติ (เกรด ๑๐ ถึง เกรด ๑๒) ช่วงระหว่างวันที่ ๑๙-๒๐ สิงหาคมที่จะถึงนี้
