Doenças do pulmão, do mediastino, da pleura (membrana que reveste o pulmão e a parede torácica por dentro), da traqueia (sob uma perspectiva cirúrgica) e da parede torácica integram a área de especialidade da cirurgia torácica. A avaliação do cirurgião torácico é feita para definir as condições do paciente e indicar procedimentos como a biópsia e os tratamento indicados. Ainda que esteja no tórax, o coração é tratado cirurgicamente pelo cirurgião cardíaco e o esôfago é compartilhado por cirurgiões torácicos e cirurgiões do aparelho digestivo.

Há algumas décadas, vários procedimentos feitos pelo cirurgião torácico era associado a infecções do pulmão ou da pleura, especialmente a tuberculose, e para o empiema (infecção bacteriana da pleura). Nos últimos 20 anos, houve grandes avanços passando atratar pacientes com câncer de pulmão e tumores do mediastino, com destaque para o timoma. São feitos diversos procedimentos que envolvem a remoção de partes do pulmão (lobectomia, segmentectomia e pneumonectomia), de tumores do mediastino (timectomia), de tumores da parede e tratamento de situações em que ocorre acumulo de liquido na pleural.
A cirurgia torácica vem passando por uma constante evolução com base na tecnologia. Com o desenvolvimento do equipamento de videocirurgia, grande parte dos procedimentos antes feitos em cirurgia aberta passou a ser feito de forma menos invasiva, o que gera menos trauma ao paciente.

Mais recentemente, a cirurgia robótica aumentou os benefícios da videocirurgia, agregando mais precisão dos instrumentos, melhor visualização e mais flexibilidade de movimentos, sendo uma especialidade de alta complexidade e executada em centros especializados, exigindo permanente atualização profissional.