Khoa Ngoại Tim Mạch của bệnh viện có tiền thân là Khoa Ngoại Lồng Ngực do Viện sĩ Ngô Anh Khải sáng lập vào năm 1952, với một lịch sử rất huy hoàng. Năm 1994, khoa trở thành một chuyên khoa độc lập cấp ba trong bệnh viện, với Giáo sư Lưu Tiểu Thành (1994-2001) và Viện sĩ Chu Tiểu Đông (2003-2004) lần lượt giữ chức vụ trưởng khoa, hiện tại trưởng khoa là Giáo sư Miêu Kỳ. Khoa có 24 giường bệnh được mở. Hiện tại, khoa có 1 bác sĩ trưởng, 3 bác sĩ phó, 1 bác sĩ điều trị, 2 bác sĩ nội trú, 2 kỹ thuật viên tuần hoàn, 1 nghiên cứu sinh tiến sĩ và 2 thạc sĩ. Mỗi năm, khoa tiếp nhận khoảng 4000 lượt khám ngoại trú, điều trị hơn 500 bệnh nhân, thực hiện hơn 350 ca phẫu thuật tim dưới tuần hoàn ngoài cơ thể. Số ca phẫu thuật tim không tuần hoàn ngoài cơ thể là hơn 100 ca.
Khoa Ngoại Tim Mạch của bệnh viện luôn tuân theo các nguyên tắc chẩn đoán và điều trị tiên tiến nhất, cũng như các hướng dẫn quốc tế để phục vụ bệnh nhân, đồng thời rất chú trọng đến việc trao đổi học thuật với các trung tâm tim mạch nổi tiếng trong và ngoài nước. Trong những năm gần đây, khoa đã có sự hợp tác và trao đổi học thuật thường xuyên với các bệnh viện hàng đầu thế giới như Trung tâm Y tế Cleveland, Bệnh viện Đa khoa Massachusetts, Trung tâm Y tế Milan, Bệnh viện Đại học McGill, Viện Nghiên cứu Tim mạch Nhật Bản, với các chuyến thăm định kỳ. Nhiều bác sĩ của khoa đã được đào tạo lâm sàng tại các trung tâm tim mạch này và đã nhiều lần mời các bác sĩ phẫu thuật tim mạch nổi tiếng từ nước ngoài đến khoa để thực hiện các buổi trình diễn phẫu thuật, thuyết trình học thuật, v.v.
Đặc điểm nổi bật của Khoa Ngoại Tim Mạch là điều trị các ca bệnh khó và nguy kịch. Dựa vào sức mạnh tổng hợp mạnh mẽ của bệnh viện, khoa kiên định với sự hợp tác của đội ngũ đa chuyên khoa và đã phát triển một con đường phát triển độc đáo, hiện tại hơn một nửa bệnh nhân của khoa có bệnh lý toàn thân đa cơ quan/hệ thống đi kèm và tình trạng bệnh nghiêm trọng. Với sự phối hợp chặt chẽ từ các khoa liên quan như Khoa Tim Mạch, Khoa Gây mê, Khoa ICU, Khoa Can thiệp Xạ trị, Khoa Nội Khoa Nhiễm, Khoa Nội Khoa Miễn dịch, Khoa Nội Khoa Tổng quát, trình độ cứu chữa cho các bệnh nhân khó và nguy kịch đã đạt đến mức dẫn đầu trong nước và ngang tầm quốc tế.