SOS Medecins travaille 7 jours sur sept et 24 heures sur 24 et participe, en liaison étroite avec les services publics d’urgence (SAMU, pompiers, hôpital).

En 2016, elle comporte 65 associations réparties sur le territoire national et groupées autour d’une structure fédérative, SOS Medecins France créée en 1982 par Jean-Baptiste Delmas. Plus de 1 100 médecins travaillent dans les différentes unités loco-régionales. Ils sont en mesure de couvrir 70 % de la population française, de jour comme de nuit.

Le fonctionnement de SOS Medecins répond à un cahier des charges : qualification des médecins, voiture blanche débanalisée, gyrophare, mallette d’urgence, traçabilité sur smartphone. Les structures disposent d’un plateau technique multifonctions : standard téléphonique, applicatif informatique à métier spécifique, traçabilité, enregistrements d’appels.

Certains centres disposent de services complémentaires : cardiologie, doppler, urgences dentaires, vaccinations et conseils pour les voyages à l’étranger. Des centres de consultations sont proposés à Paris et en province.

En épidémiologie, SOS Medecins publie régulièrement des rapports dans le cadre de sa collaboration d’abord avec l’Institut de veille sanitaire (InVS), avec lequel il a signé une convention de partenariat en 2006 , puis avec Santé Publique France depuis la création de cet organisme.

Une cellule humanitaire intervient à travers le monde (Haïti, Népal), éventuellement en partenariat avec d’autres ONG (Samu social, Secouristes sans frontières).

En 1967, des médecins de Londres, New York ou Rome sont venus étudier le mode de fonctionnement de l’association. À Dakar (Sénégal), Athènes (Grèce), Bruxelles (Belgique) ou Genève (Suisse), SOS Médecins participe à la couverture des soins à domicile par des équipes de médecins libéraux. D’autres entreprises privées dans d’autres pays, sans en emprunter le nom, reprennent le concept (comme à Londres ou Los Angeles).