国家癌症中心/中国医学科学院肿瘤医院胸外科始建于1958年，是建国以来组建的第一个胸部肿瘤外科，是我国胸部肿瘤外科的引领者，也是我国胸部肿瘤外科人才培养的摇篮，同时还是我国第一部肺癌和食管癌诊治标准的制定者。科室在胸部肿瘤防治中的突出成就为我国赢得了国际声誉。作为主要完成单位，2013年获得了国家科技进步一等奖，是我国胸外科界和胸部肿瘤界第一个也是迄今唯一的最高奖励。
由于在胸部肿瘤外科发展中杰出的贡献，国家癌症中心/中国医学科学院肿瘤医院胸外科以全国第一名的成绩获批首个国家临床重点专科。自复旦大学医院管理研究所开始发布全国专科排名以来，连续8年始终保持胸外科专科声誉排行榜第一名；自2015年度中国医学科学院信息所发布科技影响力排行以来，连续第4年蝉联全国胸外科第一名；在2016年国家卫计委联合北京大学首次发布的《中国最佳临床学科评估排行榜》中，也获评为全国胸外科第一名。
科室现在4个病区，开放床位180张。面向全国肺癌、食管癌、贲门癌、纵隔肿瘤等所有胸部肿瘤患者，年诊治8万余人次，胸部肿瘤年手术量达8000台，微创手术占比高达80%。2018年新成立分院康复病区，为更多患者的顺利康复提供优质服务。2017年2月，深圳分院胸外科正式收治患者，目前已成立3个病区，开放床位138张。把胸外科成熟的经验、先进的理念传播到华南地区，并辐射东南亚。
