南京总医院汤山分院坐落于南京市东郊风景区—古镇汤山，属国家级风景名胜区及南京市温泉旅游开发区，原址始建于1938年，为侵华日军陆军医院，抗战胜利后为国民党三军总医院汤山分院，全国解放后为华东军区第三陆军医院。其间,几度易名，1954年改称解放军第83医院，1995年2月与位于中山陵的原解放军南京疗养院（第125医院）合并为南京军区南京疗养院，疗养和治疗床位并设。2004年11月并入南京军区南京总医院，2005年9月改称南京总医院疗养区，承担疗养任务，经历了性质变更和功能转变的历史变迁，随后借助总院雄厚的医疗技术优势，开展医疗收治工作，逐步走开了疗治结合、以医养疗、协调发展的道路。
汤山分院处于汤山地区核心区域，山峦地伏、腹地宽阔，占地700余亩，拥有得天独厚的温泉资源，与北京小汤山温泉、广东从化温泉、辽宁汤岗子温泉并称全国四大温泉。水温常年保持摄氏50-60度，富含钙、镁、硫等三十多种微量元素，具有健身益体、治病的效能，属复合型医疗矿泉，是国内唯一取得世界温泉协会双认证的优质温泉。从古时南北朝起，王孙贵戚、文人墨客便对汤山温泉赞叹不已、流连忘返。目前，院内有疗养楼1栋和疗养别墅12栋，其中5号别墅、6号别墅分别迎接过刘伯承、陈毅、叶剑英、许世友等将帅，也招待过董必武、邓颖超、柯庆施等勋臣，被誉为“琼楼”。
汤山分院医疗面积约40000平米，拥有门诊楼1幢、综合病房楼2幢和独立康复中心、体检中心，是城东地区最大的集医疗、疗养、康复和体检于一体的综合型医疗机构。共展开科室18个、治疗康复病区14个，治疗床位605张。配有核磁共振、CT、CR、数字胃肠机、彩色B超、全自动生化分析仪等医疗设备总价值4000余万元。开设了内科、普通外科、骨科、康复科、口腔科、五官科以及妇科等临床专科。
近年来，汤山分院不断加大融入南京总医院本部的步伐，先后与南京总医院本部多个学科建立协作关系，开设专家门诊、设立合作病区、开展科研协作，包括南京总医院普外研究所、骨科、儿科等在内，共开设了8个总院病区，邀请院士、专家和主任亲自诊断、手术和查房，不断提升医疗质量和管理水平。经过多年积淀，现拥有全军炎症性肠病专科治疗中心，在运用营养支持治疗克罗恩病、胰腺炎、肠瘘、短肠综合征等病症方面处于国际领先水平。康复中心被评为“全军脑损伤康复中心”，结合高压氧、理体疗、温泉水疗等康复技术，对早期重度脑损伤、糖尿病肢体动脉闭塞症和颈腰椎间盘突出等有突出疗效。此外，临床专科方面还在骨科软组织镇痛、骨创伤急救、足踝外科、手外科、骨髓炎、儿童肾病、泌尿系结石、口腔种植、正畸等方面形成了特色治疗技术，并能够开展显微微创和腹腔镜手术。同时，建有配置完善的急诊科，与南京市120急救中心合作，构筑起了南京城东第一道生命安全防线。
随着新医疗大楼的启用，南京总医院汤山分院将不断提升医疗诊治水平和质量，以最好的环境、最优的质量和最美的笑容为广大官兵和患者提供服务，树立部队医院好形象。