儿科医学部小儿外科成立于2007年，2020年7月学部制改革后整合为解放军总医院儿科医学部儿童外科。下设基础外科、泌尿外科、神经外科、骨科、心外5个学组，现有高职专家11人，专业技术人员近200人。为国内及全军最早开展新生儿、儿童外科微创手术科室之一，腹腔镜、胸腔镜、达芬奇机器人在儿童消化道、泌尿系统畸形手术中的应用居全国前列。儿童基础外科在低体重、小胎龄早产儿外科治疗方面经验丰富，儿童胸、腹部难治性肿瘤综合治疗处于全军第一梯队。儿童泌尿外科在国内最早开展腹腔镜、机器人、胎儿镜手术治疗小儿泌尿系疾病，手术成功率达99%以上。儿童神经外科可开展各类儿童颅脑和脊髓损伤、先天性疾病（脑积水，脊髓栓系，脑瘫等）、血管性病变、复杂中线肿瘤及颅底和脑干区病变手术治疗。儿童骨科在儿童创伤、肢体畸形等疾病的治疗居国内领先，在国内率先倡导儿童骨折、骺板损伤的微创手术治疗。儿童心脏科擅长婴幼儿复杂先天性心脏病的外科治疗，在新生儿及低龄、低体重合并肺炎心衰的先心病外科治疗方面国内先进。科室共出版专著7本，获得军队和北京市以及中华科技奖等奖项8项。