Thoraxkirurgien omfatter kirurgisk behandling af sygdomme i organerne beliggende i brysthulen og inddeles i to subspecialer: Hjertekirurgi og Klassisk thoraxkirurgi.
Hjertekirurgien beskæftiger sig med kirurgiske sygdomme i hjerte og de store kar i thorax. Et særligt fagområde er børne-hjertekirurgien på Rigshospitalet. Den klassiske thoraxkirurgi omhandler kirurgiske sygdomme i den øvrige del af thorax (thoraxskelet, pleura, lunger, mediastinum, spiserør og diafragma).
De kvantitativt hyppigste operationer i thoraxkirurgien udgøres i dag af revaskulariserende hjerteoperationer (bypass-operationer), hjerteklap-operationer og kirurgisk behandling af lungecancer eller lungemetastaser.
Thoraxkirurger arbejder tæt sammen med mange tilstødende specialer omkring behandlingen af de thoraxkirurgiske patienter, heriblandt de thoraxanæstesiologiske, kardiologiske, lungemedicinske, billeddiagnostiske og onkologiske specialer.