Objectives Well‐designed studies on the impact of a family medicine rotation on medical students are rare, and very few studies include a qualitative component. This study aimed to determine the improvement of medical students’ knowledge, communication skills and attitude towards primary care and explore their perceptions after rotations, in comparison with a control group. Methods We used a mixed‐methods design, comprising a pre‐test–post‐test comparison between a sample of trained students who took family medicine rotations and a control group and a qualitative survey. The measurement of improvement included (i) multiple choice question testing, (ii) objective structured checklist examinations, (iii) self‐reporting and (iv) interviews and focus group discussions. Data were collected from August 2017 to June 2018. Results There were 696 students in the trained group and 617 controls. The two groups’ baseline scores in knowledge, communication skills and attitude were not significantly different. Knowledge covering five domains of family medicine (Pearson's r from 0.6 to 0.9) improved significantly, as did attitudes towards primary care in the trained group. There were no differences in communication and counselling skills between the two groups for four situations, but for two–health check‐ups and mental health care–skills were significantly improved (Pearson's r from 0.28 to 0.43). The qualitative survey showed highly positive feedback from trained students. Conclusions The family medicine rotation significantly improved students’ knowledge and attitude towards primary care and some communication skills. Further studies should investigate students’ interest in and career choice for this discipline. Objectifs Des études bien conçues sur l'impact d'une rotation de la médecine familiale sur les étudiants en médecine sont rares et très peu d'études comprennent une composante qualitative. Cette étude visait à mesurer l'amélioration des connaissances, des compétences en communication et de l'attitude des étudiants en médecine à l'égard des soins primaires, et à explorer leurs perceptions après les rotations, en comparaison avec un groupe témoin. Méthodes Nous avons utilisé un concept de méthodes mixtes, comprenant une comparaison pre‐test et post‐test entre un échantillon d'étudiants formés qui ont effectué des rotations de la médecine familiale et un groupe témoins, et une enquête qualitative. La mesure de l'amélioration comprenait (1) des tests de questions à choix multiples, (2) des examens objectifs structurés de listes, (3) des rapports personnels et (4) des entretiens et des discussions focalisées de groupes. Les données ont été collectées d'août 2017 à juin 2018. Résultats Il y avait 696 élèves dans le groupe formé et 617 témoins. Les scores de référence des deux groupes en termes de connaissances, de communication et d'attitude n'étaient pas significativement différents. Les connaissances couvrant cinq domaines de la médecine familiale se sont considérablement améliorées (r de Pearson de 0,6 à 0,9), tout comme l'attitude à l’égard des soins primaires dans le groupe formé. Il n'y avait pas de différence dans les compétences de communication et de conseil entre les deux groupes pour quatre situations, mais pour deux (bilan de santé et soins de santé mentale) les compétences ont été significativement améliorées (r de Pearson de 0. 28 à 0. 43). L'enquête qualitative a montré une rétroaction très positive des étudiants formés. Conclusions La rotation de la médecine familiale a amélioré de manière significative la connaissance et l’attitude des étudiants à l'égard des soins primaires et certaines compétences de communications. Des études ultérieures devraient examiner l'intérêt des étudiants et le choix de carrière pour cette discipline.