天津市胸科医院胸外科始建于1951年，是国内最早开展胸外科手术的少数几家医院之一。我国开展第1例全肺切除术治疗肺癌的张纪正主任是天津市胸科医院胸外科的创始人。2011年胸外科被卫生部评为国家临床重点专科。2012年在复旦大学医院管理研究所主办的全国最佳专科评选中位列第九位。2018年胸外科被评为天津市临床重点学科。

胸外科目前有3个病区(105张病床)和1个监护室(15张病床)。现有医护人员76名，其中高级职称胸外科医师10名、博士研究生导师2名、硕士研究生导师1名。是天津医科大学、天津大学及南开大学博士后、博士研究生和硕士研究生培养基地。近10年来胸外科指导博士后出站1名，培养博士研究15名，培养硕士毕业生毕业50余名。发表学术论文200余篇。

由于悠久的历史和专科的优势，收治患者病种齐全是天津市胸科医院胸外科的一个突出特点。除了肺癌、食管癌、纵隔肿瘤等肿瘤性疾病外，还包括了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。多年来，胸外科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、纵隔肿瘤切除+人工血管置换术、残胃癌切除结肠代食管手术、巨大胸壁肿瘤切除术、同期正中开胸冠脉搭桥术加肺癌根治术等。

近10余年来，积极开展了以胸腔镜为代表的微创胸外科手术。先后开展了电视胸腔镜肺叶切除术、胸腔镜肺段切除术、胸腔镜支气管袖式切除术、胸腔镜纵膈肿瘤切除术、胸腔镜食管癌切除术、胸腔镜食管平滑肌瘤摘除术、胸腔镜手汗症治疗等胸腔镜手术。2012年在国际上首创了胸腔镜治疗巨大咽食管憩室手术。

目前胸腔镜手术已经占到胸外科手术的80%左右。近年来，每年都举办4~5期胸外科微创技术学习班，成为国家级继续教育项目。胸外科积极开展技术创新，创造了不进胸膜腔的胸腺囊肿摘除术，患者术后第2天即可以出院；采用杂交式手术(先做主动脉支架、再开胸手术)成功抢救治疗食管主动脉瘘患者。采用国际最新技术成功手术治疗创伤性食管气管瘘。

自2008年开始，开展了Nuss漏斗胸矫形术，目前已经成为天津市开展漏斗胸微创手术治疗的主要医院。局麻下完成颈段气管肿瘤切除术。为出生52天的婴儿在心外科完成先心病手术后，同台完成巨大肺囊肿摘除术。采用气管肿瘤冷冻治疗技术及微波消融技术取得良好的临床效果。经腹Heller加改良Dor手术治疗贲门失弛缓症和经腹食管裂孔修补加部分胃底折叠术治疗食管裂孔疝均取得了满意的临床疗效。

在大数据与人工智能飞速发展的背景下，本科室紧跟潮流，联合零氪科技公司共同研发了肺部小结节诊断与诊疗人工智能系统，覆盖术前诊断、指导手术及病理诊断三方面。2018年医院主持天津市科委科技重大专项与工程《人工智能肺部小结节辅助诊断及肺癌诊疗辅助决策系统临床应用的数据平台建设》。2019年7月天津市胸科医院胸外科被评选为“人工智能辅助肺癌诊疗系统的临床应用推广基地”。

2019年天津胸科医院胸外科“人工智能肺小结节辅助诊断、肺癌辅助诊疗决策系统临床应用及数据库建设案例”入选国家卫生健康委统计信息中心发布的年度医疗健康人工智能应用落地30最佳案例。目前该系统已推广到多家大型三甲医院胸外科，其术前诊断准确率高达89-94%，已达国际领先水平。

胸外科不断加大与国内外的学术交流活动，先后有澳大利亚、美国和欧洲的专家到胸外科进行学术交流。