上海仁济医院胸外科于20世纪50年代初由王一山、梁其琛等国内著名教授创建，50年代起即开始肺癌、食管癌和胸腺瘤的外科治疗，在国内外具有很高的知名度和影响力。
目前胸外科共有医生18人，正教授2名，副教授4名，主治医师6名，住院医师6名，其中90%的医生具有硕士研究生以上学历。科室拥有中华医学会上海分会胸外科学会副主任委员1名，中国医师协会胸外科分会常委1名、委员2名，内镜与微创专业技术全国考评委员会、中国医师协会内镜医师分会胸外科内镜与微创专业委员会常务理事1名，上海市中西医结合学会胸外科专业委员会副主任委员1名，常委2名。现为上海交通大学医学院胸外科硕士研究生点，上海市胸外科专业培训基地，承办国家级胸外科学习班，参加编写全国高等院校统编教材胸外科章节。
科室全面开展各类胸部手术，包括肺手术、食管手术、气管手术、膈肌及纵隔疾病手术、胸壁及胸膜腔疾病手术、胸腔镜手术、纵隔镜手术等。并且，经过数十年的发展，仁济胸外科已在临床疾病诊治方面逐渐形成了以下特色。
1）微创手术的广泛开展：
仁济胸外科是国内最早开始开展胸腔镜手术的中心之一，微创手术水平在国内处于领先地位。目前开展的微创胸腔镜手术涵盖了所有胸外科常见病种，常规肺癌食管癌胸腔镜手术率达95%以上，2014年起开始使用单孔胸腔镜手术技术治疗肺部及纵隔疾病，同时率先开展胸腔镜下支气管和血管双袖式切除术，全腔镜食管癌根治术等高难度手术，受到业界高度认可及患者广泛好评。
2）肿瘤的规范化治疗：
仁济胸外科一直致力于肿瘤的规范化诊疗工作，务必对每位患者做到规范诊断、规范分期和规范治疗。在遵照诊疗指南、吸取国内外先进理论和总结自身多年经验的基础上，为每一位肺癌患者制定个体化、规范化的治疗方案，完善的术前检查、规范化的手术治疗及术后随访指导，使每一位患者得到专业的正规化治疗，最大限度减少近远期肿瘤复发，延长患者生存时间。
3）胸部各种疑难杂症和高难度手术：
在数十年上万例手术病例积累的基础上，仁济胸外科对胸部各种复杂手术和高难度手术的处理有丰富的经验。例如：经心包内处理肺血管肺癌切除术、中央型肺癌行肺癌切除并隆突切除成形术、肺癌行支气管和血管双袖式切除术；气管肿瘤切除术；巨大纵隔肿瘤切除术；结肠代食管消化道重建手术；气管食管瘘一期切除消化道重建术；颈段食管癌、胸内高位食管癌的外科手术；食管吻合口狭窄的再手术治疗以及各种复杂胸腔镜手术等。