山东省立医院心脏大血管外科原属于胸外科，由国内外著名的心胸外科专家苏应衡教授于上世纪50年代初创建，1988年成为独立的心脏大血管外科，在苏应衡、郭兰敏等老一辈专家学者的辛勤努力和悉心的指导下，不断发展壮大，是国务院首批硕士、博士学位授予单位和国家首批专科医师培训基地。1997年与心血管内科、小儿心血管科联合成立心血管病防治中心，被确定为山东省卫生系统首批重点学科。2011年心脏大血管外科成为省内第一个心脏大血管外科领域的国家临床重点专科，心脏大血管外科实验室被评为山东省重点实验室。
山东省立医院心脏大血管外科是省内最大的心脏大血管外科中心，年门诊量超过10000人次，患者诊断符合率超过99.7%，病人满意度超过96%。目前山东省立医院心脏大血管外科年手术量2000余台，省内第一，全国十五强。其中冠状动脉搭桥手术近500例，瓣膜性心脏病450余例，大血管手术50余例，先天性心脏病1000余例，手术量及手术难度均据山东省首位，2013年死亡率仅1.2%。
心脏大血管外科是省内的传统优势学科，无论是理论、技术还是创新水平均处于省内领先水平。1950年代在省内率先开展心脏闭式手术(心包剥脱术、闭式二尖瓣交界分离术等);1960年成功施行我省首例先天性肺动脉瓣切开术;1962年成功施行省内首例体外循环下房间隔缺损修补术;1963年成功施行首例室间隔缺损修补术。心脏瓣膜置换术、冠状动脉搭桥术、应用Bentall手术治疗马凡氏综合征、应用血管覆膜支架介入治疗主动脉瘤及夹层分离、迷宫手术治疗房颤等都是在这里率先开展。2005年，山东省立医院心脏大血管外科学术带头人邹承伟教授还成功为同一病人连续两次心脏移植，为国内第一例，世界罕见。
山东省立医院心脏大血管外科拥有一支人才梯队合理、技术力量雄厚、医疗设备先进的专业团队。学科共有医生26名，护理人员87名。其中教授及主任医师6人，副教授及副主任医师5人;博士生导师3人，硕士生导师5人，60%以上的医师具有博士研究生学位。
科室配备普通床位87张，监护床位22张，拥有一流的层流净化手术室和监护室，拥有世界先进水平的仪器设备，如：主动脉内气囊反搏泵、超声多普勒冠脉血流测量仪、美国宝石牌血气及电解质分析仪、三维心脏B超、多功能呼吸机、监护仪(Philips)、防褥疮床垫和多功能湿雾化器等除颤器(Philips双相)、心电图机、升降温机等，为提高医疗和护理质量发挥了重要作用。科室拥有先进的体外循环装置，包括德国Stokert人工心肺机、Jostra离心泵、体外膜肺氧合装置，为心脏大血管外科开展复杂的先进手术提供了安全可靠的保障。