فرهادی، جراح و متخصص گوش و حلق و بینی و عضو هیئت علمی دانشگاه علوم پزشکی ایران، در سال 1370 مرکز کاشت حلزون شنوایی ایران را تأسیس کرد و اولین عمل کاشت حلزون شنوایی را در سال 1371 انجام داد؛ همچنين انجمن علمی پزشکی لیزری و نیز انجمن علمی پزشکی خواب ایران را تأسیس کرد.
فرهادی رئیس بخش و رئیس مرکز تحقیقات گوش و حلق و بینی و جراحی سر و گردن مجتمع بیمارستانی رسول اکرم (ص) است و داروی گیاهی «ضد ایدز» ایمود توسط گروه تحقیقاتی به سرپرستی وی به موفقیت‌های چشمگیری دست یافت.
از جمله مهم‌ترین سوابق اجرایی فرهادی می‌توان به وزارت فرهنگ و آموزش عالی در فاصله سال‌های 64 تا 68 و وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشكي در دولت هفتم اشاره کرد.
وی مدتی نیز رئیس دانشگاه تهران، قائم‌مقام جمعیت هلال‌احمر در دوران دفاع مقدس، مشاور وزیر و دبیر شورای آموزش پزشکی کشور و رئیس صندوق حمایت از پژوهشگران کشور بوده است.
محمد فرهادی در 17 شهریور 92 با تأیید حسن روحاني رئیس‌جمهور، رئیس جدید جمعیت هلال‌احمر شد. حجت‌الاسلام والمسلمين حسن روحانی همچنين محمد فرهادی را به عنوان پنجمین وزیر پیشنهادی علوم، تحقيقات و فناوري در دولت یازدهم به مجلس شوراي اسلامي معرفی کرده تا در جلسه رأی اعتماد به وي در روز چهارشنبه 5 آذر ماه 93 شركت كند.
نمایندگان مجلس نهم روز چهارشنبه با 197 رای موافق،28 رای مخالف و 10 رای ممتنع از مجموع 235 رای ماخوذه، محمد فرهادی را به عنوان دومین وزیر علوم،تحقیقات و فناوری دولت تدبیر و امید انتخاب کردند.