Operasi toraks akan membutuhkan keahlian dari banyak dokter bedah, termasuk dokter bedah kardiotoraks, dokter spesialis penyakit jantung bawaan, dokter toraks umum, dan dokter bedah kardiovaskuler (jantung dan pembuluh darah).

Operasi toraks dapat menangani berbagai penyakit, seperti kanker paru-paru, tumor dan pertumbuhan jaringan lunak di paru-paru, kanker kerongkongan, akalasia, kesulitan menelan dan sebagainya, penyempitan dan tumor pada kerongkongan, refluks gastroesfagus, mesotelioma, infeksi dan keluarnya cairan dari paru-paru, tumor di dinding dada, hiperhidrosis, dan lain-lain. Dokter bedah toraks juga dapat melakukan transplantasi paru-paru (terutama bagi pasien yang menderita penyakit paru-paru stadium akhir), reseksi trakea, dan menghilangkan penyumbatan di jantung dan pembuluh arteri.

Operasi toraks berbeda dari cabang ilmu jantung dan paru-paru lainnya – walaupun operasi toraks dapat menangani penyakit pada organ, struktur, dan letak yang sama – terutama karena mereka tidak menggunakan metode pengobatan atau intervensi dengan operasi. Dokter ahli jantung akan mendiagnosis gangguan dan penyakit jantung, kemudian memberikan obat-obatan untuk menyembuhkan penyakit tersebut. Mereka terkadang juga dapat melakukan pengobatan dengan menjangkau jantung dan pembuluh arteri melalui sayatan kecil di selangkangan pasien. Dokter ahli paru-paru dapat melakukan hal yang serupa — mereka akan membuat diagnosis, memberikan obat, dan melakukan tindakan minim invasif seperti bronkoskopi.