据医院官网2015年12月信息显示，医院设置165个临床、医技科室，233个护理单元，拥有8个国家重点学科、1个国家重点实验室、20个省部级及全军重点实验室、33个全军医学专科中心和研究所，形成了以综合诊疗为特色的13项专业优势。同时是全军重症监护示范基地和中华护理学会的培训基地。设有国际医学中心和健康医学中心，提供高端预防保健服务。医院年门急诊量490余万人，收容19.8万人，手术近9万例。
国家老年疾病临床医学研究中心（解放军总医院）是由国家科技部、卫生健康委员会、军委后勤保障部和原食品药品监督管理总局于2016年7月联合批准建设的第三批国家临床医学研究中心，主任为老年医学专家范利教授，中心依托解放军总医院第二医学中心老年医学部主管主建，拥有集国家重点学科、国家临床医学研究中心、国家临床重点专科（军队建设项目）、北京市及全军重点实验室、全军保健人员培训基地“五位一体”的老年医学优势学科群，连续5年蝉联全国老年医学专科排行榜榜首，涌现出一批德高望重、造诣精深的老年医学大家，已建成体系完整、人才接续的学科体系。
2019年7月由科技部、国家卫生健康委、军委后勤保障部和原食品药品监管总局正式批准依托解放军总医院第五医学中心成立国家感染性疾病临床医学研究中心。研究中心整合国内79家协作医院，针对慢性乙肝、慢性丙肝、艾滋病及其相关疾病等病种，建立病程涵盖临床各个阶段的大队列，同时建立标准化的生物样本库、临床诊疗信息库及的疾病发病追踪系统，形成涵盖重大感染性疾病及各个病程的资源平台，终建立我国规范的病毒性肝炎、艾滋病临床大数据及生物样本库整合平台，形成专业的管理团队，为建立符合我国人群特点的肝病、艾滋病诊疗体系提供重要战略性资源。
国家骨科与运动康复临床医学研究中心由国家科技部、卫健委、军委后勤保障部和国家药监局于2019年5月正式批复成立，是目前国内骨科与运动康复领域的临床医学研究中心。中心依托单位为中国人民解放军总医院，承载着强化医学科技创新体系建设、打造国家临床医学和转化研究“新高地”的重要使命与任务，始终坚持以临床需求为牵引、以转化应用为导向、以创新网络为支撑的工作思路，着力构建全生命周期的创新生态平台，开展临床研究、协同创新、成果转化、推广应用、学术交流、人才培养等工作。中心目前已开展临床研究39项，发表论文600余篇，授权国际专利13项、国家专利120余项。牵头/参与国内指南、共识40余项，开展线上/线下教育，培训人员340余万人次。开展千余次远程会诊、扶贫帮带，赋能地方医疗机构骨科诊疗能力。