胸外科隶属于解放军总医院开展较早的二级学科，早在20世纪50年代，中国胸心血管外科奠基人吴英恺院士等创建解放军胸科医院时即享有较高声誉。

胸外科在保持胸部结核性疾病外科治疗的传统优势的基础上，拓展并确立以手术为主的胸部肿瘤个体化综合治疗的发展方向。在手术实践中着重于微创手术方式的应用，积极开展微创小切口手术及胸腔镜手术，取得良好效果。是北京地区年开展开胸手术例数最多的单位之一。

此外，学科技术特色还包括：开展小细胞肺癌术前化疗及局限期小细胞肺癌化疗后根治性手术治疗；开展非小细胞肺癌的新辅助化疗、围手术期综合治疗及生物靶向治疗等综合疗法，大大提高了肺癌的切除率和患者术后生存期；开展胸膜肺切除手术治疗肺癌伴发大量恶性胸腔积液；开展局部局限晚期肺癌的手术治疗。