中国人民解放军总医院前身是中国协和医学院第二临床学院，1953年10月，总后方勤务部卫生部决定将“中国协和医学院第二临床学院”改为“军委直属机关医院”。1954年7月，总后方勤务部卫生部将“军委直属机关医院”改为“中国人民解放军第三0一医院”。1957年6月，国防部批示“中国人民解放军第三0一医院”番号撤销，改称为“中国人民解放军总医院”。

解放军总医院是全军规模最大的综合性医院，集医疗、保健、教学、科研于一体，是国家重要保健基地之一，负责中央、军委和总部的医疗保健工作，承担全军各军区、军兵种疑难病的诊治，医院同时也收治来自全国的地方病人。

全院共展开床位4400余张，其中院本部3400余张，三0四临床部1000余张。共设临床、医技科室103余个，其中耳鼻咽喉-头颈外科、骨科、老年医学等6个国家级重点学科，8个全军重点实验室，13个全军医学专科中心，13个全军医学研究所，1个全军医学专病中心。

医院拥有先进的医疗、科研仪器，有正电子发射计算机断层成像仪(PET)、含3.0T在内的不同类型的核磁共振、含64排在内的螺旋CT、体外震波碎石机、含3100在内的数字减影血管造影机、彩色多普勒超声检查仪、治疗用直线加速器、X刀、电镜、ECT、激光聚焦显微镜、流式细胞仪、准分子激光仪等国际一流的医疗设备19702余件，价值百万以上医疗设备316余台，总价值19.4亿元人民币以上。雄厚的技术力量和先进的诊疗手段，促进了医院技术水平和医疗质量的不断提高，临床初诊与确诊符合率达99.36%，危重病人抢救成功率达90.48%，治疗有效率达97.93%。2008年门诊量408万人次， 日均门诊量1.1万人次，收容病人12.5万人次，开展各种手术6.56万例。同时，医院每年开展250多项新业务、新技术，形成了明显的技术特色和优势，使许多疑难病得到有效诊治，许多复杂手术和重大抢救获得成功，一些诊断治疗技术达到国际先进水平。