重症医学科是救治重症患者的临床基地，收治的重症患者主要分为以下三类：一是急性、可逆性危及生命的脏器功能不全患者；二是可能发生病情变化的高危患者；三是慢性疾病急性加重且危及生命的患者。天津市第三中心医院重症医学科(ICU)始建于1993年，是全国成立较早的重症医学科之一，也是天津市重症医学质控中心所在地，作为天津市重症医学领域的排头兵，在全国享有较高的学术声望。科室主任和学术带头人徐磊教授是中华医学会重症医学分会常委、中国医师学会重症医学分会常委、中国病理生理学会危重病医学专业委员会常委、中国卫生信息与健康医疗大数据学会重症医学分会副主任委员、天津市医学会重症医学分会主任委员、兼任市重症医学会质控中心主任，并享受国务院政府特殊津贴。在徐主任的领导下，重症医学科始终坚持临床实践和科研创新，2018年被评为天津市重点学科，并被认定为中国医师协会首批重症医学专科医师规范化培训基地；连续十二年作为天津市ICU护理认证学员的培训基地；本科室3位医师和4名护士分别承担中华医学会重症医学分会资质培训和全国的重症医师规范化培训授课以及天津市ICU护理认证学员理论授课工作。科室参与了中华医学会重症医学分会多部指南制定，承担天津市、华北地区乃至全国的危重症患者的会诊、救治及培训任务；呼吸机机械通气技术应用及自主呼吸试验和困难脱机、重症血液净化的研究达国内领先水平；连续10年承办全国重症机械通气高峰论坛，代表天津成功举办2018年中国危重症医学大会。护士长陈韵芳担任中国病理生理学会危重病医学专业委员会护理学组委员和天津市护理学会呼吸专业委员会副主任委员，并当选天津市第四届人民满意好护士。护士长陈娜当选天津市第五届人民满意好护士。经过二十余年的发展，本科现已成为一支医护人员梯队合理、技术精湛、救治能力突出的优秀医疗队伍，2018年获得天津市市级"工人先锋号"，在近几年H1N1流感，H7N9流感等突发公共事件面前，都能展现出经得起考验、特别能战斗的团队风采。在"8.12塘沽大爆炸"救治工作中，徐磊主任临危受命担任抢救组组长，全面协调国内和市内专家对100多位重症患者进行积极有效的治疗。救治水平得到了国家及天津市领导的极高评价。ICU先后派出4名护理技术骨干支援一线，同时承担危重病人的院间转运和医院床旁血滤的技术支持。2020年新冠肺炎疫情爆发后，5名医护人员参加首批天津市援鄂医疗队。奋战52天，得到了援鄂前线专家组的一致好评。守护津门战役中，徐磊主任更是作为天津市新冠肺炎医疗救治专家组副组长，重症组组长带领多名本科室医护人员参与天津新冠肺炎危重症患者的救治工作，在团队的共同努力下，重型、危重型患者的治疗更具针对性，更有规范。41位重型、危重症患者经过30多天的治疗，全部转为轻症顺利出院，得到了全国重症同仁的赞许。重症医学科目前已成为全市领先的重症医学诊疗和会诊中心。科室的医疗辐射范围明显扩大，院外会诊遍及全市、郊县及天津周边城市和地区。每年招收20余名来自市内外的重症医学专业人员前来进修学习。高水平的科研工作是科室和临床发展的长期动力，教育教学和人才培养是科室发展的重要组成。天津市第三中心医院重症医学科长期以来重视科研及人才培养工作，形成"机械通气和危重症监护"两大科研方向。近年来先后完成国家973科研课题一项、天津市科研课题2项、主持和完成局攻关课题5项；引进新技术1项；获得专利两项；在国内外重要杂志发表文章50余篇。近年来本科共培养重症医学专业的硕士研究生约30名，其中10余名已毕业后成为专业骨干力量活跃在重症专业领域。