科室1997年开始使用PET，2007引进了第一台PET/CT，2012年引进了亚洲第一台PET/MR。目前拥有PET/MR1台、PET/CT3台，小动物PET/CT1台，SPECT/CT3台、回旋加速器2台、药物自动化合成装置5台，药物质量检控系统3套。是国内拥有大型核医学仪器设备最多、性能最先进的核医学科之一。
中国人民解放军总医院(301医院)创建于1953年，是集医疗、保健、教学、科研于一体的大型现代化综合性医院。医院是中央重要保健基地，承担军委、总部等多个体系单位、官兵的医疗保健和各军区、军兵种转诊、后送的疑难病诊治任务。医院同时又是解放军医学院，以研究生教育为主，是全军唯一一所医院办学单位。
医院拥有数字血管造影机、PET-MR、PET-CT、回旋加速器、计算机断层治疗系统、高压氧舱、机器人手术系统、磁导航介入系统、术中CT及术中磁共振等先进诊疗设备4万多台套。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。
医院拥有6名中国科学院、中国工程院院士，1百多名技术三级以上专家，1千多名高职专业技术人员。其中，博士生导师184名，硕士生导师293名，180余人担任全国、全军各医学专业委员会正、副主任委员，医院共为军队培养了4000多名硕士、博士等高层次临床医学人才，为军地医院培养临床进修生1万多名，专修班学员数万人。
医院先后获得省部级以上科技成果奖励1300余项，其中，国家科技进步一等奖7项，二等奖20项，国家发明奖2项，军队科技进步一等奖21项。目前，医院主办中国科技核心期刊23种，被SCI收录期刊1种，承担“973”、“863”等各类课题800多项，在国内、国际公开发表的论文总数和国内论文被引用次数连续4年居全国医院之首，有21人次在中华医学会各专业委员会中担任主任委员和副主任委员，有71人次在全军学术委员会中担任主任委员和副主任委员。医院与100多个国内外知名院所、企业以及医疗、科研机构建立了交流合作关系，聘请200多名专家担任客座教授。
医院秉承“允忠允诚、至精至爱”的价值追求，涌现出“模范医疗保健集体”—南楼临床部、“模范医学教授”—姜泗长、“模范医学专家”—卢世璧等模范群体和先进个人，3个集体和10名个人分别荣立一等功，两人荣获“南丁格尔奖”。医院先后被评为“国际模范爱婴医院”、“全国百佳医院”、“全国百姓放心医院”、“全国百姓放心示范医院”、“全军为部队服务先进医院”，荣获全国卫生系统“文化建设创新奖”、国家卫生部授予“医院改革创新奖”。
医院全面贯彻落实科学发展观，坚持“好”字当头、“准”字为先的优质发展战略，推行规范医疗、安全医疗、集成医疗、温馨医疗，努力打造全面建设现代化、科学管理标准化、全程导控信息化、机制运行规范化、发展途径低碳化、服务模式人性化的一流现代化研究型医院。