天津市胸科医院擅长的科室有心血管内科、心血管外科、呼吸与危重症医学科、胸外科等。
1、心血管内科
天津市胸科医院心血管内科是天津地区最大的心血管内科中心，是市重点学科（专科），其中胸痛中心、心衰中心、房颤中心等均为全国示范基地。天津市胸科医院心血管内科国内率先研究创立冠脉搭桥术后静脉移植血管疾病精准诊疗体系，国际上率先开展VH-IVUS及QCT等多种腔内影像技术在SVG病变中应用，部分成果达国际领先水平。顽固性心衰的连续肾脏替代和超滤治疗是天津市胸科医院心衰中心的特色之一，在国内处于领先水平。
2、心血管外科
天津市胸科医院心血管外科是中国最早的能开展心脏外科手术的单位之一，也是目前、天津地区最大的心血管外科中心。天津市胸科医院的冠状动脉搭桥手术量多年位居全国第三；尤其擅长非体外、不停跳冠脉搭桥术；对治疗心肌梗塞的各类并发症如室间隔穿孔、左心室室壁瘤的外科治疗等具有丰富的经验。而且双极射频消融、左心耳钳闭术治疗房颤的窦性转复率达到国内先进水平。
3、呼吸与危重症医学科
天津市胸科医院呼吸与危重症医学科已成为国内规模最大的呼吸疾病诊疗中心之一，现为国家呼吸疾病区域诊疗中心、天津市呼吸疾病临床重点学科，广泛开展了无创及有创机械通气、智能融合气道正压通气SPAP、重症超声脏器评估、体外膜肺氧合ECMO、连续性肾脏代替治疗CRRT等诊疗技术，每年诊治呼吸系统疾病的病种、患者数量及诊治水平均位居全市呼吸内科之首，临床水平位居全国前列。
4、胸外科
天津市胸科医院胸外科，是国家临床重点专科、天津市临床重点学科，除了擅长诊治肺癌、食管癌、纵隔肿瘤等肿瘤性疾病外，还擅长肺和食管的先天性疾病、食管运动功能障碍性疾病、气管主支气管断裂等各种多发病和少见的胸外科疾病。完成了各种高难度手术，如颈段气管肿瘤切除术、气管隆凸切除成形术、胸腔镜支气管加肺动脉双袖式切除术等，2012年在国际上首创了胸腔镜治疗巨大咽食管憩室手术。