首都医科大学核医学系于2006年3月正式成立。2007年11月联合医学影像学系成为国家重点（培育）学科。2012年6月，学系进行换届选举，学系规模进一步扩大，现有组成单位包括附属北京朝阳医院、宣武医院、附属北京友谊医院、附属北京同仁医院、附属北京天坛医院、附属北京安贞医院、附属复兴医院、附属北京胸科医院、附属北京儿童医院、附属北京中医医院、附属北京世纪坛医院、北京航天总医院、中国核工业北京四〇一医院、中国中医科学院西苑医院、中国中医科学院广安门医院和电力教学医院、石景山教学医院、潞河教学医院等医院的核医学科。学系主任由王铁教授担任，副主任由马云川教授、李春林教授、王蒨教授、申阿东教授担任。
通过对组成单位的资源整合，优势互补，形成了集医、教、研为一体的全面发展的核医学系，具备了一支实力雄厚、经验丰富的医疗、师资队伍和科研力量，发展成为拥有精干技术队伍和精良仪器设备的高水平专科学系。学系拥有的技术力量和整体水平在全国处于领先地位，可以完成各类检查项目，其诊断水平，特别是在心肺血管疾病的诊断水平以及年接受核医学检查的病人数量上位居国内前列。
学系拥有一支庞大的核医学专业队伍，目前总人数142人，其中正高13人，副高17人，中级34人，具有博士学位7人，具有硕士学位15人。学系拥有硕士生导师5名，承担硕士研究生的培养工作，每年培养研究生约4-10名。学系承担学校五年制、七年制、国际学院核医学教学任务，此外还承担专升本、护校、医学检验、影像专业、生物医学工程、预防医学、北医五年制、七年制、八年制的核医学教学工作。
学系各单位科室工作面积合计3855m2，拥有百万元以上的大型仪器设备16台，万元以上的设备70台。功能及显像年检查人次约40000人次，PET检查达500人次/年，体外分析（放免和化学发光分析）达18万人次/年。
为了进一步完善核医学课间实习内容，加深学生对核医学的理解和对课堂讲授内容的消化，核医学系抓住契机，将中国核工业北京四零一医院（以下简称四零一医院）作为“首都医科大学核医学系临床教学实习基地”， 建立起一种全新的核医学实习模式，并对该模式进行了初步探索。
四零一医院是北京市唯一一家以核医学为特色的医院。其核医学科具有完整的核医学工作内容，包括核素显像、大剂量核素治疗病房、放射免疫，做为核医学实习基地具有得天独厚的条件，不仅能为学生提供见习临床核医学实际工作的机会，还可以充分利用其独一无二的条件，实地参观、观摩；将放射性药物生产和核医学检查有机结合起来，能使学生对核医学课程具备全面而系统的认识，从而更好地完成核医学的教学观摩任务。学系已组织我校多个七年制和五年制班学生参加了实习活动。实习内容丰富，实践性强，受到学生的一致欢迎。
学系注重人才培养和梯队建设，通过引进人才、提高本学系工作人员的学历层次等形式，进一步加强师资力量，补充高学历人才，完善学科队伍建设。较建系之初正高增加3人，副高增加2人，中级增加11人；博士增加4人，硕士增加3人；硕士研究生导师增加1人。学科承担硕士研究生的培养工作，目前硕士生导师5名，每年培养研究生约4-10名。
学系发表论文197篇，其中核心期刊171篇，SCI收录12篇。学系积极组织申报各类研究基金和课题，在研课题经费200余万元，其中国家及省部级项目4项，市级科研项目5项，其他项目7项；获省部级科技进步三等奖2项。近五年以学系主任王铁教授为主，共计主编/副主编专著8部，参编专著15部。此外，学系还高质量、高效率地完成了首都医科大学《核医学》英文教材的编写工作。该书已于2012年6月由高等教育出版社出版，本书是国内第一本正式出版的《核医学》英文教材。
学系注重参与社会服务活动，为了更深入、更全面、更细致地诠释核医学，为了让社会公众和非核医学专业的临床医生能更透彻地了解核医学的优势项目，为了能更广泛地向全国人民传播健康知识，学系多次举办核医学专题科普讲座、义诊咨询服务、科普知识展板宣传、宣传手册的免费发放等等。学系专家积极参加科普宣教活动，在义诊现场以朴实生动的语言、热情诚恳的态度，耐心细致地解答群众的咨询，宣传核医学有关知识。
学系积极组织人员参加国际、国内学术交流会议，鼓励会议投稿和大会发言。学系定期举办本专业基础与临床相结合的学术活动。与兄弟院校北医核医学系开展学术交流，加强两学系的沟通、交流与学习，强强联合，取长补短，共同促进核医学学科发展和核医学课程与教学改革的不断深入。
学系研究方向主要围绕各医院特色和工作重点，主要研究方向包括：核医学显像方法在呼吸、循环系统疾病诊断、预后判断及疗效监测中的应用；PET的临床应用与研究；SPECT在泌尿系统、消化系统疾病诊治过程中的应用；核素检查在内分泌方面尤其是糖尿病中的应用；利用现有学科优势及设备条件，开展多种方法学对比研究常见神经系统疾病，包括脑肿瘤、脑血管病、癫痫、巴金森氏病、老年性痴呆以及高级神经功能的研究；肿瘤的放射性核素靶向治疗；核医学应用中的放射防护等。
核医学系将始终坚持以学科建设为核心，临床、教学、科研并重的发展道路，充分利用本学系的现有资源，凝练学科发展方向，加强学科人才培养，完善平台建设，不断提高本学科综合实力、整体水平和社会知名度，把本学科建设成为拥有一批特色核医学临床诊疗项目、高水平核医学教学体系、多项国内领先科研项目及一批高素质的核医学人才梯队的国内一流的优秀学科。
