医院拥有国家重点学科8个、国家临床重点专科建设项目30个（全国第二），妇产科被评选为国家妇产疾病临床医学研究中心（湖北省唯一的国家临床医学研究中心），康复科是世界卫生组织指定的研究和培训中心。服务病人数不断刷新荆楚医疗史，年门、急诊服务病人数连续10多年保持湖北省第一。
同济医院的科研业绩是我国医学界的一道亮丽风景线，被业内誉称为“同济现象”。主持国家重点研发计划五项；获得国家自然科学基金项目数连续七年突破百项，名列全国医院前茅。所承担的国家级科研课题数名列全国医院前茅。获得科研课题成果奖达511项次，其中11项成果荣获国家级科技进步二等奖、发明奖和自然科学二等奖。科研论文发表数位居全国医疗机构前列，中国科学技术信息研究所发布统计显示，2008年－2017年，十年科技论文引用次数全国医疗机构列第二名。
医院设有心血管内科、消化内科、呼吸内科、血液内科、内分泌内科、肾病内科、风湿免疫内科、神经外科、小儿外科、骨科、泌尿外科、心脏大血管外科、胸外科、器官移植甲状腺乳腺外科、胆胰外科胃肠外科、肝脏外科、创伤外科、整形美容外科、妇产科、普通妇科、妇科、肿瘤围产医学科、生殖医学中心、儿科、综合医疗科、感染科、中医科神经内科、急诊科、肿瘤科、耳鼻咽喉－头颈外科、眼科、眼屈光治疗中心、皮肤病与性病科、口腔科、过敏反应科、重症医学科、放射科、麻醉科、康复医学科、临床营养科、保健科体检中心等科室。
陈孝平2015年当选为中国科学院院士，马丁2017年当选中国工程院院士，“973”项目首席科学家2名，教育部长江学者4名、国家杰出青年基金获得者8名、卫生部有突出贡献中青年专家12名、教育部新世纪优秀人才11名，特聘29名院士为同济医院兼职教授，281名教授曾获得博士导师资格，享受国务院政府特殊津贴者94名。
医院设有病床6000张，配有美国GE公司双探头数字可变角SPECT、SPECT/CT，甲状腺功能测定仪，西门子全自动化学发光仪，德国罗氏电化学发光全自动免疫分析仪，γ放射免疫分析仪等医疗设备。
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