医院始建于1947年。1947—1950年为公立结核病防治院时期，1950年末—1972年为第一结核病防治院时期，1983年由和平医院更名为天津市胸科医院，1995年通过三家医院评审，2005年通过三甲复评审。现胸科医院现是我市唯一以防治心、胸疾病为特色的三级甲等专科医院。拥有病床543张，设有心脏内科、心脏外科、儿童心脏外科、胸内科(呼吸内科)、胸外科、急症科及ICU、CCU、RICU等26个临床医技科室。有职工1040人，专业技术人员980人，主任医师61人，副主任医师68人，博士生26人、硕士生154人，硕士生导师21人，博士生导师3人。
医院被卫生部授予“冠心病介入诊疗培训基地”、“先心病介入诊疗培训基地”、“心率失常(导管消融和植入器械)培训基地”。2009年医院被确定为“天津医科大学胸科临床学院”。天津市心血管放射介入基地、分子心脏病中心、CCU质控中心、先心病介入治疗质控中心分别设在我院。2011年经卫生部评定，我院胸外科被评为国家临床重点专科。医院拥有德国西门子CT及双源CT及西门子和飞利浦多台数字减影机等大型仪器设备约140台套，为患者及临床医疗检查、治疗提供了先进可靠的诊断依据和治疗手段。
“十一五”期间承担国家973子课题一项;国家自然科学合作基金项目3项;天津市科技支撑计划项目3项，天津市自然科学基金7项;科研成果45项，天津市科技进步奖6项。全院在各类核心期刊发表论文628篇，其中SCI论文11篇，中华系列核心期刊100篇。全国各类胸科专业会议上，我院参加人次、论文投稿数量等均在同行中名列前茅。心脏内科为天津市重点学科，一年可完成心脏介入诊断与治疗手术9000台以上。开展的瓣膜球囊扩张、射频消融术、冠状动脉溶栓、经皮冠状动脉成型及冠状动脉内支架置入术及各类型永久起搏器安置均取得满意的效果。为冠心病、心律失常、高血压等疾病治疗提供了多项诊疗手段。
心脏外科和儿童心脏外科自1963年开展第一例心脏直视手术以来，已成功开展了心脏瓣膜置换术、心脏肿瘤摘除术及各种复杂先天性心脏病矫治术(接受手术患儿最小的只有出生4小时，体重最轻1.4Kg)、冠状动脉搭桥术(最大年龄89岁)均取得了满意疗效，年心脏外科手术达1600余例，跻身全国先进行列。
胸内科(呼吸内科)，分为RICU(呼吸重症监护室)、肺部肿瘤、呼吸疾病和哮喘、慢阻肺病房。在急重症呼吸疾病抢救、肺部肿瘤的诊疗和介入治疗及哮喘、肺心病的治疗和康复等方面具有特色。
胸外科在胸部外伤的救治、肺癌、食管癌、气管及纵膈等疾病手术治疗居国内领先水平。
医院内设有“天津市心血管病研究所”，心内科、心外科是天津市心血管病重点学科，多年来为临床诊治提供科研支撑，是医学博士后、博硕士研究生进行科学研究的良好平台。目前承担多项国家、天津市攻关课题以及卫生局40余项科研课题。每年获得省部级以上科技成果5-8项。
近年来不断引进新技术、新设备，加强与发达国家的技术交流与技术合作，请国外专家来院讲学和技术交流，医院亦多次选派专业人员赴美国、英国、法国、澳大利亚、日本、德国、丹麦等10余个国家进修学习。
医院遵循“以人为本”的办院宗旨，注重内涵建设，以“勤奋、创新、知识、服务”的医院精神，强化精神文明建设，努力提高职工队伍素质，形成了“以病人为中心”的服务理念和医院文化。获中国与医院协会授予的“百姓放心医院”和天津市精神文明建设委员会授予的“文明单位”光荣称号。