南京總醫院湯山分院坐落于南京市東郊風景區—古鎮湯山，屬國家級風景名勝區及南京市溫泉旅游開發區，原址始建于1938年，為侵華日軍陸軍醫院，抗戰勝利后為國民黨三軍總醫院湯山分院，全國解放后為華東軍區第三陸軍醫院。其間,幾度易名，1954年改稱解放軍第83醫院，1995年2月與位于中山陵的原解放軍南京療養院（第125醫院）合并為南京軍區南京療養院，療養和治療床位并設。2004年11月并入南京軍區南京總醫院，2005年9月改稱南京總醫院療養區，承擔療養任務，經歷了性質變更和功能轉變的歷史變遷，隨后借助總院雄厚的醫療技術優勢，開展醫療收治工作，逐步走開了療治結合、以醫養療、協調發展的道路。
湯山分院處于湯山地區核心區域，山巒地伏、腹地寬闊，占地700余畝，擁有得天獨厚的溫泉資源，與北京小湯山溫泉、廣東從化溫泉、遼寧湯崗子溫泉并稱全國四大溫泉。水溫常年保持攝氏50-60度，富含鈣、鎂、硫等三十多種微量元素，具有健身益體、治病的效能，屬復合型醫療礦泉，是國內唯一取得世界溫泉協會雙認證的優質溫泉。從古時南北朝起，王孫貴戚、文人墨客便對湯山溫泉贊嘆不已、流連忘返。目前，院內有療養樓1棟和療養別墅12棟，其中5號別墅、6號別墅分別迎接過劉伯承、陳毅、葉劍英、許世友等將帥，也招待過董必武、鄧穎超、柯慶施等勛臣，被譽為“瓊樓”。
湯山分院醫療面積約40000平米，擁有門診樓1幢、綜合病房樓2幢和獨立康復中心、體檢中心，是城東地區最大的集醫療、療養、康復和體檢于一體的綜合型醫療機構。共展開科室18個、治療康復病區14個，治療床位605張。配有核磁共振、CT、CR、數字胃腸機、彩色B超、全自動生化分析儀等醫療設備總價值4000余萬元。開設了內科、普通外科、骨科、康復科、口腔科、五官科以及婦科等臨床專科。
近年來，湯山分院不斷加大融入南京總醫院本部的步伐，先后與南京總醫院本部多個學科建立協作關系，開設專家門診、設立合作病區、開展科研協作，包括南京總醫院普外研究所、骨科、兒科等在內，共開設了8個總院病區，邀請院士、專家和主任親自診斷、手術和查房，不斷提升醫療質量和管理水平。經過多年積淀，現擁有全軍炎癥性腸病專科治療中心，在運用營養支持治療克羅恩病、胰腺炎、腸瘺、短腸綜合征等病癥方面處于國際領先水平。康復中心被評為“全軍腦損傷康復中心”，結合高壓氧、理體療、溫泉水療等康復技術，對早期重度腦損傷、糖尿病肢體動脈閉塞癥和頸腰椎間盤突出等有突出療效。此外，臨床專科方面還在骨科軟組織鎮痛、骨創傷急救、足踝外科、手外科、骨髓炎、兒童腎病、泌尿系結石、口腔種植、正畸等方面形成了特色治療技術，并能夠開展顯微微創和腹腔鏡手術。同時，建有配置完善的急診科，與南京市120急救中心合作，構筑起了南京城東第一道生命安全防線。
隨著新醫療大樓的啟用，南京總醫院湯山分院將不斷提升醫療診治水平和質量，以最好的環境、最優的質量和最美的笑容為廣大官兵和患者提供服務，樹立部隊醫院好形象。