2009年，盛京医院先后承担国家、部、省、市级科技攻关课题共135项，科研经费1373.1万元；其中，国家自然科学基金课题资助18项，科研经费471万元，获得国家、部、省级科技进步二等奖以上成果表彰15项，据中国科技论文与引文数据库（CSTPCD）统计显示，2008年盛京医院在国内医疗机构论文数量排名中位列第18位，标志着医院已跻身国内医疗机构科研领先行列。

医院拥有临床医学博士后流动站，博士、硕士学位授予学科73个，每年承担着230余名博士研究生和1000余名硕士研究生的培养任务。

近年来，医院不断加大科研投入力度，成立了盛京医院实验研究中心，同时，还实施了“盛京自由研究者”计划，并面向社会公开招聘博士后到医院博士后流动站工作，设立博士创新基金，举办盛京科研精英沙龙，以推动科研工作的发展。目前，医院拥有影像医学与核医学国家重点（培育）学科，内科学（传染病）、内科学（呼吸系病）、内科学（消化系病）、内科学（心血管病）、儿科学、神经病学、影像医学与核医学、外科学（泌尿外）、外科学（神外）、妇产科学、眼科学、麻醉学、口腔临床医学等13个辽宁省高等学校重点学科，以及内科学（血液病）辽宁省高等学校重点培育学科，同时还拥有卫生部小儿先天畸形重点实验室，辽宁省医学影像学重点实验室和辽宁省妇科肿瘤与高危妊娠重点实验室，以及小儿先天畸形重点实验室、医学影像实验室、妇产科重点实验室等3个辽宁省高等学校重点实验室。