核医学科下设4个专业系列:核医学(诊断治疗)专业、核技术专业、放射化学与核药学专业和核物理专业。目前主要装备包括分子医学影像设备PET一台、SPECT两台、小型医用回旋加速器一台、药物自动化合成装置5台,药物质量检控系统2套。还准备引进先进的PET/CT、microPET。核医学科现设治疗观察用病床6张,可以开展核素内照射治疗工作。此外还设有放射生物学、放射化学及核药学实验室,目前正在筹办核物理实验室。 
 核医学科负责全院医疗、保健、教学、科研等方面涉及核医学技术服务的工作。从1974年起先后开展肝、脑、肾等器官显像,及心、脑动态显像工作,形成以脏器功能显像、计算机分析、特别是先心病、冠心病为主的业务特长。1987年独立建科后,在国内率先开展了心肌断层、门控心血池显像、心肾功能测定、淋巴显像、三相骨扫描、131I治疗甲状腺癌转移、153Sm-EDTMP骨转移癌治疗、超声引导下瘤内注射90Y-GMS治疗肝癌、多次小剂量放射免疫法治疗肿瘤、干细胞移植治疗神经系统退行性疾病等临床与研究工作。其中多项工作在国内推广,多项技术获奖。科室已形成临床、科研、教学三位一体的工作体制,建立了放射化学、放射物理、放射生物学三方面的专业队伍,形成了以肿瘤核医学、心血管核医学、和神经核医学三个临床主攻方向,及放射药物开发、示踪技术开发、和辐射剂量学、图像处理等综合能力。 
 1998年引进PET,率先开展PET应用与研究,在肿瘤诊断、筛查和协助临床治疗决策等方面取得了显著成绩。2001年出版了国内第一本有关PET技术与诊断的专业著作。在PET用放射药物方面,以张锦明副研究员为主,开发了十余种国内空白、有重要临床前景的新显像剂,并与有关单位联合,自主开发了高水平的化学合成装置,申报了国家发明专利4项。
几年来,科室先后独立或合作承担并完成了国际合作课题2项、国家“863计划”、国家科技攻关、国家自然基金等课题4项、军队课题2项以及其他合作课题多项。近年来,主编出版了学术专著2部,在国际上发表论文30余篇、国内300余篇。先后获得全军科技进步二等奖4项、医疗成果二等奖3项、三等奖十余项、中国中医研究院科技进步一等奖。科室的成绩得到了国内及国际学术界认可,有8人在多个国际、全国、军队以及北京市学术组织担任学术职务。 
 核医学科1987年起培养本科研究生,1989年被批准为硕士授权点,1998年起成为博士点。现设临床核医学、放射化学与核药学、核物理学三个专业,有博士生导师1人、硕士生导师4人。先后完成本专业14名硕士、5名博士的培养,目前有3名硕士、3名博士在读,1名博士后在研。此外,还培养了国内、外进修生逾200名,院内外研究生60余名。相当数量的研究生、进修生回到工作单位后成为业务骨干,担任了科室、学会、甚至是医院的领导职务。2002年起,参加北京大学医学部研究生的教学任务。受国际原子能机构(IAEA)邀请,多人参加了国际教学工作,是IAEA认可的国内少数IAEA核医学远程教育培训基地之一。 
 核医学科重视科室思想作风建设。多年来,响应院、部常委的号召,把“姜泗长风格”、“绿叶精神”、大局意识和良好的医德医风作为科室建设的长期目标。在工作中,强调主动配合、不计名利、相互尊重、学术民主、思想开放。通过理论和实践的培训与学习,把提高服务技术、服务质量和服务态度放在发展的首位。建科以来,始终无政治事故、医疗事故,无严重差错,无医患纠纷,无医德医风问题。通过良好的服务态度、敬业精神和团队工作,赢得了病人和临床合作科室的信任。
在各级党委和科室党支部的领导下,科室先后有8人次荣立三等功,还涌现出“总后勤部科技银星”田嘉禾、“总医院十佳科技新秀”张锦明、“优秀共产党员标兵”张书文等先进模范典型。全体核医学科人始终信守“创一流医院”和“全心全意为人民服务”的宗旨,兢兢业业、奋力拼搏,使科室由在本专业领域不为人知发展到军内领头、国内闻名并在国际有一定知名度的先进群体,以精湛的技术和优秀的医德,为就诊者提供了优质服务,慕名而来的全国各地患者络绎不绝,解放军总医院核医学科已经成为国内声誉最高的核医学科之一。