中国人民解放军总医院核医学科拥有目前最新PET/CT、SPECT/CT，是国内拥有大型核医学仪器设备最多、声誉最高的核医学科之一。其前身是放射科同位素室，创建于1973年，1987年核医学科正式成立。现任科室主任为中华医学会核医学会主任委员——田嘉禾教授。核医学科负责全院医疗、保健、教学、科研等方面涉及核医学技术服务的工作，是总医院的博士学位授权学科，博士后流动站，全军核医学专科中心，军队放射性药物研究生产基地。科室现有正式在编人员10人，其中高级专业技术职称人员8人，包括正高职人员3名，副高职人员5人。
核医学科下设4个专业系列：核医学（诊断治疗）专业、核技术专业、放射化学与核药学专业和核物理专业。此外还设有核医学物理实验室、放射生物学实验室、放射化学及核药学实验室。
