解放军第309医院胸心外科建于1958年11月，当时以收治肺结核病人为主。1979年初正式命名为胸外科，以肺、支气管外科为重点。1992年5月，根据三级甲等医院要求，筹建心外科专业，更名为胸心外科。1998年10月ICU并入胸心外科（2002年成立重症监护科）。

胸心外科经过几代人的临床实践和不懈努力，随着胸心外科领域的不断发展，普胸和心脏手术的手术量逐年递增。普胸方面，除了继续保持胸部结核外科治疗的优势以外，并陆续开展了支气管袖式肺切除，心包内、左房部分切除及全肺切除治疗肺部良、恶性肿瘤。经右胸上腹和颈部中上段食管癌切除、胸膜裂孔疝及创伤性膈疝修补术、纵膈肿瘤切除和胸部创伤的综合治疗。