北京301医院医院设置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。
北京301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。
北京301医院是全军重症监护示范基地和中华护理学会的培训基地。每年招收市级以上医疗机构进修医师1200余名，接收军队、地方医学院校实习生200余名。军队生源基本涵盖了军队各兵种及武警系统130家医院，以及各系统门诊部、卫生队、疗养院等。地方生生源主要来自全国21个省、4个直辖市、5个自治区1500家三级以上医院和医学院，约占全国三级医院的65.2%。
北京301医院与100多个国家和地区的医学院校、医疗科研单位开展了广泛的学术交流和技术合作，每年有700多名技术人员出国进修和技术合作，有400多名国外专家来院访问、讲学。先后聘请了150余名国外学者担任名誉教授和技术顾问。