พ.ศ. 2529 หลังจากสำเร็จการศึกษาจากต่างประเทศ ศ.นพ.จรัญ  มหาทุมะรัตน์ ได้จัดตั้งคณะทำงาน (Chulalongkorn Craniofacial Team)แบบสหสาขาวิชาชีพ ประมาณ 12 สาขาด้วยกันเพื่อทำงานแก้ไขความพิการบนใบหน้าและกะโหลกศีรษะ (Craniofacial deformity)เทียบเท่าระดับสากลขึ้นเป็นแห่งแรกในประเทศไทยและเอเซียตะวันออกเฉียงใต้ ซึ่งการผ่าตัดชนิดนี้ ในขณะนั้นประเทศไทยยังทำไม่ได้หรือทำได้แต่ผลไม่ค่อยดี  โดยการจัดตั้งเป็นคณะทำงาน ชื่อ “คณะทำงานแก้ไขความพิการบนใบหน้าและกะโหลกศีรษะจุฬาลงกรณ์”  ทำการผ่าตัดรักษาผู้ป่วย หลายพันราย โดยผู้ป่วยเหล่านี้ จะส่งต่อมาจากโรงพยาบาลทั่วประเทศ และประเทศเพื่อนบ้าน รวมทั้งผู้ป่วยในพระบรมราชูปถัมภ์ ที่พระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัวฯ  สมเด็จพระนางเจ้าพระบรมราชินีนาถ ในรัชกาลที่ ๙ และพระบรมวงศานุวงศ์ทรงรับไว้เป็นคนไข้ในพระบรมราชานุเคราะห์

            ศ.นพ.จรัญ  มหาทุมะรัตน์ ได้จัดตั้งกองทุนวิจัยเพื่อสงเคราะห์ผู้ป่วยพิการบนใบหน้าฯ ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2530 จากนั้นได้ก่อตั้งศูนย์แก้ไขความพิการบนใบหน้าและกะโหลกศีรษะชนิดรุนแรงอย่างเป็นทางการ เพื่อเฉลิมพระเกียรติในวโรกาสที่สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ในวโรกาสเจริญพระชนมายุ ๔๘ พรรษา เมื่อปี พ.ศ. 2546 ซึ่งต่อมาทรงพระกรุณาโปรดเกล้าฯ พระราชทานนามศูนย์นี้ว่า “ศูนย์สมเด็จพระเทพรัตนฯ แก้ไขความพิการบนใบหน้าและกะโหลกศีรษะ”(Princess Sirindhorn CranioFacial Center) เมื่อปี พ.ศ. 2548 ในสังกัดโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ สภากาชาดไทย และคณะแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์ มหาวิทยาลัย เป็นศูนย์ที่ดำเนินการโดย รักษาผู้ป่วยโดยไม่เลือกชั้นวรรณะและเชื้อชาติ ศาสนา เนื่องจากผู้ป่วยเหล่านี้มีฐานะยากจน ผู้ป่วยที่มารับ การรักษาที่ศูนย์สมเด็จพระเทพรัตนฯ จะไม่เสียค่าใช้จ่ายใดๆทั้งสิ้น รวมทั้งค่าเดินทาง ค่าที่พักระหว่างการรักษา  ผู้ป่วยและญาติจะได้รับการช่วยเหลือจากศูนย์ฯ ซึ่งได้รับเงินบริจาคจากผู้มีจิตกุศลผ่านสภากาชาดไทย นอกจากนี้ยังร่วมจัดตั้งโครงการผ่าตัดผู้ป่วยที่มีความพิการบนใบหน้าและกะโหลกศีรษะชนิดรุนแรงเพื่อเฉลิมพระเกียรติในวาระมงคลต่างๆ เช่น วาระที่พระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช บรมนาถบพิตรทรงเจริญพระชนมายุ ๘๐ พรรษา, ๘๔ พรรษา สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์พระบรมราชินีนาถในรัชกาลที่ ๙ ทรงเจริญพระชนมายุ ๘๐ พรรษา, สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาสยามบรมราชกุมารีทรงเจริญพระชนมายุ ๔๘ พรรษา, ๕๐ พรรษา, ๖๐ พรรษา เป็นต้น นอกจากนี้ยังจัดไห้มีโครงการ “ชีวิตนี้ยังมีหวัง” ให้กำลังใจผู้ป่วยและญาติที่ประสบความเครียดในครอบครัว    ที่เผชิญกับความพิการบนใบหน้าชนิดรุนแรง ไม่สามารถเข้าสังคมได้ โดยนำผู้ป่วยและครอบครัวที่ผ่าตัดแล้วและผู้ป่วยและครอบครัวที่รอการผ่าตัด  มาพูดคุยแลกเปลี่ยนความคิดเห็นกัน โดยมีทีมงานทั้งแพทย์,พยาบาล จิตแพทย์, นักจิตวิทยา, นักสังคมสงเคราะห์ ฯลฯ มานั่งคุย ปรึกษาหารือกันก่อนผ่าตัด เพื่อคลายความเครียด