北京天坛医院擅长神经外科、神经内科、全科医学、超声科、放射科。上述科室均为国家重点学科，具有先进的设备，卓越的学术成就，为患者就医提供了可靠保障。
1、神经外科
在复旦专科声誉榜中处于第一位，现已成为国内规模最大、亚专科最齐全的神经外科临床诊疗、教学和科学研究中心，是国家教育部重点学科，国家卫生部重点专科，拥有复合手术间及磁共振手术间等整合当前最先进设备和仪器的手术室，达到国际先进水平。
2、神经内科
是全国规模最大、学科建设最为齐全的学科之一。入选国家卫计委疑难病症诊治能力提升工程。中心亚专科设置齐全，医疗人才众多，被授予“科技部脑血管病防治研究创新团队”称号。
3、全科医学
是整合临床医学、预防医学、康复医学以及人文社会学科相关内容于一体的临床二级学科，科室构成了一个集预防、医疗、保健康复为一体的全人群健康促进服务的医学服务体系。科室可针对常见病，多发病，涉及多器官、多系统的慢性病进行评估、指导与治疗。
4、超声科
科室专业设置全面，除常规腹部、妇科、腔内超声、胸部、胃肠等超声诊断项目外，还开展了介入性超声、超声造影、术中超声、经食道心脏超声、经颅超声、三维超声等新技术项目，高效地解决临床难题。
5、放射科
现已成为技术力量雄厚、医疗特色鲜明的现代化科室。是目前我国最大的专门从事神经影像学研究及诊疗的影像中心，可对全身多系统、各部位进行检查，对疾病进行早期诊断和正确诊断。