第三軍醫大學核醫學中心于2001年7月由第三軍醫大學核醫學教研室和第一附屬醫院（西南醫院）核醫學科組建而成，隸屬于西南醫院。其中，核醫學科前身為西南醫院內科同位素室，始建于1960年，1981年列編為核醫學科；核醫學教研室前身為第三軍醫大學防護醫學教研室同位素室，始建于1973年，1978年更名為防原醫學教研室同位素組，1983年為訓練部中心實驗室同位素室，1992年正式列編為第三軍醫大學核醫學教研室。本中心是迄今國內、軍內從體制上將實驗核醫學與臨床核醫學融為集醫、教、研于一體的完整的核醫學學科, 現為影像醫學與核醫學學科博士學位授權點。