首都儿科研究所附属儿童医院重症医学科，于1983年成立，是国内最早成立的PICU之一。自建科以来，即受卫生部、联合国儿童基金会(UNICEF)委托，成为我国儿科急危重专业人员的培训基地，并与意大利、美国、加拿大、新加坡和香港等国家和地区的儿科重症专业保持交流。2010年PICU成为国家卫生计生委国家级临床重点专科。
现设PICU(重症医学科)和经颅多普勒脑血流图室2个部门。拥有多功能监护仪、血气分析仪、有创和无创呼吸机、床旁血液净化仪、ECMO、床旁X-线、床旁彩色超声、床旁经颅多普勒超声监测等先进的危重症监护抢救设备和一支技术过硬、富有经验和创新精神的医疗护理团队。
在国内儿科率先开展了有创和无创机械通气、高频通气、肠外和肠内营养、床旁血液净化、体外膜肺氧合等多种实用危重症监护抢救技术，具有国际一流的医疗设备。经多年发展，已形成较为完整的急救医疗体系，综合医疗、科研、教学水平在国内一直居领先地位，有些项目己接近或达到国际水平。
目前已有7名医师获得美国心脏协会(AHA)基础生命支持和儿科高级生命支持导师资格，每年在院内外举办“儿童高级生命支持学习班”10余期，承担对院内外医护人员培训重症患儿早期识别和救治实用技术推广的任务。
儿童重症监护病房(PICU)
北京儿童医院PICU是国内最早成立的PICU之一，位于急救中心楼6层，现有床位27张，包括2个生活设施齐全的陪住房间，以方便家属陪住、促进患儿康复。收治范围包括各种小儿内科、外科危重症和疑难重症患者术前、术后监护及中毒、溺水、车祸等意外伤害病儿。
在国内儿科率先开展了有创和无创机械通气、高频通气、一氧化氮吸入、体外膜肺、经皮中心静脉置管、肠内外营养、空肠喂养、床旁血液净化、动静脉与中心静脉置管、骨髓输液及呼吸功能监测、无创和有创血流动力学监测、经颅多谱勒超声监测、床边心脏及胸腹B超监测等实用重症抢救监护技术。对呼吸衰竭、休克、多脏器功能衰竭患儿的抢救成功率居国内领先水平，综合医疗、科研水平在国内居领先地位，有些项目已接近或达到国际水平。
2010年被评为国家卫生计生委国家级临床重点专科。
经颅多普勒超声(TCD)室
经颅多普勒超声(TCD)是对颅内大血管血流动力学检查和动态监测的一种无创方法。首都儿科研究所附属儿童医院TCD室成立于1994年，为国内儿科首家开展脑血管疾病检查及危重病TCD监测的单位，也是我院重症医学科特色之一。
随着TCD应用的不断扩展，现已为门诊及全院住院患儿服务，对头疼头晕、颅内动静脉畸形、各种风湿免疫性疾病合并脑血管炎、各种原因的颅高压、脑死亡等疾病的诊断可提供有价值的信息。10多年来，其研究和临床应用一直在国内外儿科界居领先地位。目前位于门诊楼8层。