1998年，在本院成立了我国第一所中美合作的北京功能神经外科研究所。随后，经北京市卫生局和首都医科大学批准，先后成立北京市脑血管病中心、首都医科大学脑血管病研究所、首都医科大学神经病学研究所、首都医科大学血管外科研究所、首都医科大学肺癌诊疗中心和北京市神经疾病医疗中心。

这些临床与基础研究紧密结合的医疗研究实体，主要包括神经内科、神经外科、功能神经外科、神经介入放射、神经电生理、神经病理、神经药理、神经康复、基因和细胞诊断治疗、医学影像、社会医学、急救医学等学科，构成了综合实力居于国内领先地位的宣武医院神经病学集团。此外，本院在普通外科、心血管内/外科、血液科、医学影像学和中西医结合治疗等方面也具有特色与实力。

随着我国人口老龄化的加剧，老年人群的医疗保健问题日益突出。因此，北京市人民政府1985年1月批准，由国家计委投资，在本院扩建并成立了北京老年病医疗研究中心。经过20年的建设，医院各相关科室在老年疾病的临床诊疗和科研、教学方面取得了一定成就。目前各学科老年病专业组较健全，人才梯队较合理，中心已成为我国开展老年医学临床诊疗与科学研究的重要基地和对外交流窗口。