空军总医院创建于1956年10月，50多年来，在总部首长，空军和空后党委、首长、机关的高度重视和亲切关怀下，在兄弟单位的大力支持和热情帮助下，医院牢记“姓军”为兵宗旨，恪守“精益求精、满腔热忱”服务理念，努力建设以人文型、科技型、智能型、法制型、绿色医院为基本框架的现代化医院。医院1993年被世界卫生组织评定为“国际爱婴医院”，1994年被总后卫生部评定为“三级甲等医院”，1996年、1998年先后被国家卫生部、总后卫生部确定为全国、全军临床药理基地。
医院占地总面积15万平方米，现实际展开床位1059张。工作人员1000多人，其中副高职以上276人，高学历人员316人，空军首席专家1人、空军级专家13人。拥有PET-CT、双源螺旋CT、高低场核磁、DSA、2微米激光腔镜治疗系统等高端医疗设备，总价值3.6亿余元。拥有3个国家中医药管理局重点学科和专科专病中心：中西医结合皮肤病重点学科、中西医结合脊柱软伤专病中心和中西医结合代谢病专科中心;1个全军医学研究所：皮肤病研究所;7个全军医学专科(专病)中心：全军临床航空医学中心、全军中西医结合正骨治疗中心、全军半匹配骨髓移植中心、全军肿瘤放疗中心、全军小肠疾病内镜诊治中心、全军心理卫生指导中心和全军计划生育优生优育技术指导中心。
医院担负野战医疗所、空运医疗队遂行保障任务，承担着空军驻京单位医疗保障任务，负责全军飞行人员医学选拔、疾病矫治、健康鉴定和新机改装体检任务;同时，还承担了航天员医学选拔任务。同时，为全国各地的地方广大患者提供医疗服务。
李立伟，核医学科(含PET/CT诊断中心)主任、学科带头人，主任医师，1983年9月毕业于解放军第三军医大学，先后从事X线CT、MRI、PET和SPECT等多种医学影像诊断技术的临床应用与研究二十二年，曾在美国洛杉矶知名教学医院Memorial MR Educational Institute 和Hoag Memorial Hospital接受X线CT和磁共振成像技术培训，具有丰富的放射影像诊断(CT、MRI)和核医学影像诊断(PET、SPECT)的临床实践经验，并分别获得全军放射影像诊断(CT、磁共振)和核医学影像诊断(PET、SPECT)专业的高级技术职称证书。
2006年起，李立伟主任与空军总医院放疗科夏廷毅主任密切合作，为肿瘤患者开辟“PET-CT检查诊断与放射治疗生物靶区定位一体化”的绿色通道，即对临床高度怀疑全身各种恶性肿瘤的患者，在进行PET-CT检查时便按照伽玛刀和X线立体定向放射治疗的要求进行体表定位标记，使患者在进行PET/CT检查的同时完成以生物靶区定位为核心的放射治疗计划，不仅免除了传统诊疗条件下病人重复定位的麻烦，而且为患者节省了综合诊疗费用。从而开辟了功能代谢与分子影像技术引导下临床实施恶性肿瘤伽玛刀和X线立体定向放射治疗的绿色通道，在该领域跨入国内领先行列。
