首都医科大学宣武医院胸外科的前身是首都医科大学宣武医院胸心血管外科，上世纪80年代初创建，先后在董宗俊、张建教授的带领下不断发展壮大，2002年支修益教授作为人才引进宣武医院担任胸外科主任，使胸外科的规模和学科建设有了长足的进步，成为国内有较高学术影响力的肺癌诊疗中心和具有特色的重症肌无力诊疗中心。2018年5月起张毅教授接任胸外科主任，支修益教授担任首席专家。
2019年3月17日胸外科乔迁宣武医院南区新病房楼，病房条件有了很大的改善，编制床位56张，实际开放床位65张，内设胸外科一病区和二病区。科室目前共有医护人员42人，临床医师17人(胸外科医生14，肿瘤内科医生3人)，科研人员2人，博士后1人，护士22人;拥有高级技术职称10人：主任医师4人、副主任医师6人;其中胸外科教授3人，副教授1人，博导1名，硕导2名，博士研究生学历13人。
科室坚持以肺癌微创手术与综合治疗为特色的发展理念，是国内较早开展电视胸腔镜、3D胸腔镜、电视纵隔镜的单位，在全国率先广泛开展2微米铥激光肺切除等微创手术，科室单孔胸腔镜手术占90%以上。目前胸外科能够完成绝大多数复杂疑难手术，包括支气管肺动脉双袖式切除、上腔静脉切除修补、胸壁大块切除、气管隆突切除等复杂疑难手术，胸腔镜下各种肺切除、 剑突下入路纵隔肿瘤切除及胸腺扩大切除、胸腹腔镜联合食管癌切除等。并在10余年前率先开展并推动肺癌治疗前临床分期及影像引导下射频消融物理靶向治疗肺癌，建立铥激光中国培训基地与射频消融培训基地，与和睦家医院建立国际部开展达芬奇机器人辅助胸外科手术，推广肺癌多学科综合治疗模式，在控烟与肺癌防治、肺癌早期诊断、治疗前临床分期及肺癌多学科综合治疗方面居全国领先地位，2017年被亚洲胸腔镜教育委员会(ATEP)授予示范中心。
2003年联合院内外相关科室建立了首都医科大学肺癌诊疗中心，并以此为基础广泛开展国内外合作，在国内建立了十余家肺癌诊疗中心协作中心。科室注重国际交流与科研合作，先后同美国、加拿大、英国、意大利、西班牙、日本、韩国等国家的胸外科、肿瘤科专家建立了良好的合作关系，通过主持国内外科研课题并举办一系列国内外有学术影响力的品牌会议奠定了科室的学术地位。2019年7月，在北京市医管中心、首都医科大学和宣武医院领导的支持下，与国内外知名企业科研与技术合作，成立了宣武医院肺癌诊疗一体化中心，从筛查、早诊、微创技术、综合治疗、随访到慢病管理，继续突出学科水平和特色。2020年8月，在北京市医管中心、首都医科大学和宣武医院领导的大力支持下，胸外科牵头成立国家老年疾病临床医学研究中心——肿瘤诊疗中心，在全体科室人员的不懈努力下，医疗、教学、科研及学术影响力得到进一步强化和巩固。
胸外科还联合神经内科等科室成立宣武医院重症肌无力诊疗中心，以全身型重症肌无力为诊疗特色，会同国内相关领域专家合作开展多学科诊疗、科研合作与健康科普宣传。
截至目前，胸外科累，承担并参与国内外科研项目40余项，累计获批科研经费超过5千万元。计发表学术论文150余篇，其中SCI文章50余篇，出版胸外科和肺癌专著10余部，参编学术专著10余部
胸外科注重教育教学工作，长期以来承担首都医科大学各级各类教学活动，累计培养博士、硕士毕业生10余人，在读博士、硕士研究生20余人，张毅教授担任首都医科大学胸外科学系主任，在我科设有博士后流动站。胸外科自2005年起连续举办国家级学习班，目前每年承担2项国家级和2项北京市级继续教育项目。
