1986年，在普通外科老一代专家的帮助下，胸心外科在普通外科成立了专业组，周冠汉教授担任首位学科带头人。周冠汉教授为新中国第一批公派医学13人访美团成员之一，为科室的创建呕心沥血，从人员安排，技术力量培养，床位的设置，专业仪器的添置，病人的来源等方面做了大量的工作。从1986年9月第一例贲门癌根治术开始，历经5年时间，科室年手术量增加至100台次。
　　1991年，根据胸心外科发展的需要，胸心外科独立建科。刘丹丹医生代理科室主任，带领全科同志继续在本学科领域里，不断探索，深入研究，开拓进取，积极工作。作为国内第一批开展胸腔镜业务的单位之一，1994年3月，科室成功实施第一例胸腔镜下肺大泡切除术。1995年开展首例经腹食管裂孔疝的胸腔镜手术，同期成功开展了袖状肺切除术。随着时间推移，科室业务发展逐渐趋于多元化、高端化及复杂化，为后续科室继续发展奠定了坚实的基础。
　　根据全院医疗形势的发展需要，2000年胸外科引进学科骨干和学术带头人，中国协和医科大学肿瘤学院胸外科博士闫天生主任医师担任科主任，胸外科由此进入快速发展阶段。学科特色定位为“胸部肿瘤与微创手术两翼齐飞”，同时以“科有特色、人有专长”的思路建立和发展学科队伍。在胸部肿瘤和胸部微创手术方面，紧跟国际和国内前沿治疗技术和理论，大力开展新技术，推动学科的强势发展。业务上开展了主支气管及叶支气管袖式肺叶切除治疗肺癌、气管袖式切除治疗气管肿瘤、VATS肺减容手术治疗重度肺气肿、VATS肺叶切除术、VATS治疗手汗症、VATS胸腺扩大切除术治疗高老龄重症肌无力、右开胸一切口高位食管癌切除超胸顶吻合术、手辅助胸腔镜食管癌切除左胸弓上吻合术等技术，使胸外科进入了一个崭新的微创时代。
2013年胸外科人才梯队建设进一步强化，闫天生主任由北京肿瘤医院引进马少华副主任医师，科室力量得到进一步壮大。同年开展了胸腹腔镜联合食管癌根治术，效果良好，截止目前累计已达150例，受到同行广泛认可。在VATS手术方面也有了进一步发展，规范化VATS单项式肺叶切除、开展VATS袖状切除术、VATS解剖性肺段切除术、sigle port VATS肺叶切除术，VATS全肺切除术、Hook Wire定位肺结节精确切除术等行业内先进技术，使得VATS技术进入了新的平台。同时召开北医三院胸外科微创论坛，累计15期，学员辐射全国，达600人次。目前科室在医、教、研三方面拟全面发展及提升，保证临床工作稳步前进的同时重点发展科研及临床转化研究，正朝着科研型科室的方向努力奋进！