北京协和医院核医学科创立于1958年，是我国最早成立的临床核医学科之一。近60年来，经过几代协和核医学工作者的不懈努力，北京协和医院核医学科逐步发展成为在国内外具有重要影响的核医学医疗、研究与培训中心，为核医学在我国的引进诞生、发展壮大和人才培养作出了突出贡献。

1980年，王世真教授当选为中国科学院生物学部核医学部唯一的学部委员（科学院院士）。1981年成为国内第一个核医学博士学位授权单位。

目前，科室拥有PET显像专业组（PET中心）、SPECT显像专业组、核素治疗专业组、体外测定专业组、放射性药物专业组及实验核医学研究专业组。开展了常规诊断、治疗项目80余项,是国内开展核医学常规诊断、治疗诊疗项目最齐全、数量最多的科室之一。其中多个诊疗项目为国内最先创立。作为国家卫生计生委属放射性药物临床药理基地是国内唯一集核医学新药研究、小批量制备和临床应用于一体的单位。在新型心、脑、肾、炎症和肿瘤等显像剂的设计、合成、药理及临床应用取得多项重要成果。

现拥有在职工作人员43名，其中正高职6人，副高职10人，中级14，初级13人，人员结构合理。科室师资、科研实力雄厚。是国家重点学科和重点实验室。设有博士点和博士后流动站及国际原子能机构援建的放射性药物研究及培训中心。承担中国协和医科大学八年制本科临床核医学课,研究生基础核医学课程。是首批国家卫生计生委核医学住院医师规范化培训基地。现在所培养的学生遍布祖国各地，为我国的核医学事业添砖加瓦。

科室有基础核医学和放射性药物专业组及专职科研人员，拥有MicroPET等先进的科研设备。在研国家级及省部级课题20余项，参与新药创制，重大仪器专项、公益性卫生行业基金等重大项目10余项。每年有2-4项研究入选国际专业年会的亮点报告。发表高影响因子SCI文章40余篇，其中最高影响因子12.3。

北京协和医院核医学科是国家卫生计生委“医学影像重点专科”，2015年复旦大学医院管理学会医院专科声誉排行榜核医学专业（首次）排名第一。