中山医院承担着繁重的医疗任务，承担着近600个公费劳保单位30多万职工的医疗。每年门急诊100多万人次，住院病人2.2万人次，手术病人1万余人次。其中40%来自全国各地，成功救治了多名疑难危重患者。
医院的成人科配备齐全，技术力量雄厚。上海心血管疾病研究所成立于1958年，1980年被世界卫生组织(WHO)和中国卫生部正式命名为WHO心血管研究与培训合作中心。早在20世纪50年代末，心胸外科就率先开展了体外循环下的心内直视手术、右心导管术、二尖瓣置换术、低温房间隔缺损修补术等。80年代初成为国内最早开展急性心肌梗死早期溶栓治疗的科室之一。近年来，心内膜外科在冠心病的有创和无创诊断和治疗、病毒性心肌炎和扩张型心肌病的诊断和治疗、微创心脏手术等方面取得了显著进展，取得了显著成效。
肝癌研究所是中国最重要的两个肝癌防治研究中心之一，以原发性肝癌为主要方向，以内外科紧密结合为科学特色。小肝癌的最早治疗、复发后切除和不能切除的肝癌减容后切除等。，积累了4000余例肝癌治疗经验，每年实施肝癌手术500余例。截至目前，368例手术患者存活5年以上，112例存活10年以上，1例存活38年，居国际领先水平。
呼吸疾病研究所是中国最早成立的肺(呼吸)疾病专科。其医学特色是各种呼吸系统疾病的诊断和治疗，特别是各种危重病人呼吸衰竭和呼吸问题的抢救，呼吸残疾的康复，肺部感染性疾病的病因诊断和治疗，肺癌的早期诊断和治疗，胸膜疾病和胸腔镜检查和治疗，肺和胸部疾病的介入放射学治疗。
自20世纪50年代以来，血管外科研究所成功研制了蚕丝人造血管并应用于临床。其专科服务在手术数量和种类上均在国内名列前茅，其中下肢动脉原位大隐静脉旁路移植术和点状大隐静脉剥脱术均为国内首创。近年来，血管内覆膜支架被发展用于治疗腹主动脉瘤、锁骨下动脉瘤、髂动静脉瘘和下肢严重动脉硬化。
上海中西医结合康复研究所以创伤康复为主，以神经和运动系统疾病的康复为重点。除此之外，还进行内分泌系统疾病的康复，在治疗颈椎病、腰椎间盘突出、脊髓损伤、各种骨关节功能障碍、中风偏瘫等患者中取得了良好的效果。
核医学研究所在心脏病学、神经病学、消化科、泌尿外科、骨与关节、肿瘤核医学、放射免疫测定和放射性核素治疗学等方面达到国际先进水平。
普通外科是上海医科大学的重点学科。该学科的创始人是已故著名外科专家沈克非教授。本学科在许多领域的医疗、教学、科研工作已处于国内领先水平，目前国内许多重大外科手术都是由本学科发起的，如胰十二指肠切除术、规则性肝切除术、蚕丝人工血管移植术、肠系膜下腔静脉吻合术等。此外，外科重症监护和外科营养也是国内首创。1986年，一名妇女因“小肠扭转”接受全小肠切除术，术后通过静脉高营养维持多年。1991年，她生下一名健康的女婴，母女平安。这种情况在国内外都很少见。1996年，我院中国骨科学会院士陈仲伟教授为一名残疾流动女童实施了游离第二足趾前臂再造手术，并成功安装了多自由度假手，使“湘妹子”重获新生。这次手术被誉为“天下第一手”。此外还有呼吸科、消化科、泌尿科、麻醉科等。也有自己的特色，居国内领先水平。
中山医院也是较早开展涉外医疗工作的单位。1994年7月与香港卫生协会合作成立逸仙医院，床位46张。治疗了十几个国家和地区的患者，受到海外人士的好评。1995年，医院在国内率先建立并开通了多媒体远程医疗会诊中心。目前网络已遍布全国至新疆、西藏，中山医院已成为华东地区的医学中心和医学教育研究中心之一。
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