- Thứ trưởng Bộ Y tế (1947-1961)

- Giám đốc Bệnh viện Hữu nghị Việt - Đức (1945, 1954-1982)

- Chủ nhiệm Bộ môn Ngoại Đại học Y Dược Hà Nội (1954-1982)

- Đại biểu Quốc hội: Khóa II, III, IV, V, VI, VII

- Anh hùng Lao động (1962)

- Viện sỹ Viện hàn lâm Y học Liên Xô (cũ)

- Viện sỹ Viện hàn lâm Y học Paris

- Huân chương Hồ Chí Minh (1992)

- Huân chương Lao động hạng Nhất

- Huân chương Chiến sĩ hạng Nhất

- Huân chương Kháng chiến hạng Ba

- Huy chương phẫu thuật quốc tế Lannelongue (Viện Hàn lâm Phẫu thuật Paris, 1977)

- Giải thưởng Hồ Chí Minh về khoa học, công nghệ (1996)

- 1931: Học tại trường Trung học Bảo Hộ (tức trường Bưởi là Trường Chu Văn An ngày nay).

- 1932: Học tại Trường Y-Dược, một thành viên của Đại học Đông Dương.

- 1935: Được tuyển vào làm ngoại trú tại Bệnh viện Phủ Doãn. Sau đó, ông là người duy nhất được nhận vào làm việc tại khoa ngoại của trường Y - Dược, tức là Bệnh viện Hữu nghị Việt-Đức hiện nay.

- 1935-1939: Qua học tập, quan sát, ông phát hiện các ống mật và mạch máu trong lá gan của một tử thi mà ông đang nghiên cứu đầy ngập những con giun lớn nhỏ. Bằng một con dao nạo và những ngón tay khéo léo, ông lần theo và phẫu tích lá gan và chỉ trong vòng 15 phút, tất cả ống mật, mạch máu trong gan đã được phơi trần một cách chính xác. Với phát hiện đó, ông tiếp tục phẫu tích trên 200 lá gan của tử thi để nghiên cứu các mạch máu trong gan và vẽ lại thành các sơ đồ đối chiếu.

- 1939: Ông đã hoàn thành luận án tốt nghiệp bác sỹ y khoa với đề tài “Cách phân chia mạch máu của gan” và gây tiếng vang lớn trong cộng đồng y khoa trong nước và quốc tế; được tặng huy chương Bạc của Đại học Y Paris (lúc bấy giờ Trường Y-Dược là một phân hiệu của Đại học Y Paris).

- Không dừng lại ở đó, Tôn Thất Tùng đã thực hiện thành công ca mổ cắt gan có kế hoạch: thắt các mạch máu trong gan trước khi cắt. Đáng tiếc, khi gửi báo cáo tới Viện Hàn lâm phẫu thuật Paris, thành công của ông đã bị từ chối do quá mới mẻ, nên ông không tiếp tục nữa.

- 1940: Ông được nhà cầm quyền Đông Dương thừa nhận và bổ nhiệm làm Trưởng khoa Ngoại, Trường Y Đông Dương khi mới 28 tuổi, do ông đã có 63 công trình nghiên cứu được công bố trên các tạp chí y học của Pháp ở Paris và Viễn Đông từ năm 1936.

- 8/1945: Sau cách mạng tháng Tám thành công, ông được tin tưởng giao nhiệm vụ trực tiếp chăm sóc sức khỏe cho Chủ tịch Hồ Chí Minh. ông được cử giữ chức Giám đốc bệnh viện Phủ Doãn (nay là Bệnh viện Hữu nghị Việt - Đức) và cùng với Giáo sư Hồ Đắc Di bắt tay xây dựng Trường Đại học Y Dược Hà Nội.

- 1946: Sau ngày toàn quốc kháng chiến, ông rời bỏ phố thị, hăng hái đưa cả gia đình lên rừng theo kháng chiến. Tại đây, ông là một trong những người chủ chốt đầu tiên đào tạo thầy thuốc, nghiên cứu khoa học và tổ chức lực lượng quân y. Ông đã cùng GS Đặng Văn Ngữ nghiên cứu, sản xuất được kháng sinh Penicilline ngay tại chiến trường với những dụng cụ thô sơ, trong điều kiện dã chiến vô cùng khó khăn.

- 1947-1961: Được bổ nhiệm giữ chức Thứ trưởng Bộ Y tế.

- 1952: Tại Hội nghị phẫu thuật quốc tế ở Copenhaghen (Đan Mạch), phương pháp "cắt gan có kế hoạch” của ông được thừa nhận.

- 1954: Giám đốc Bệnh viện Hữu Nghị Việt Nam - Cộng hòa Dân chủ Đức (nay là Bệnh viện Hữu nghị Việt-Đức), Chủ nhiệm Bộ môn Ngoại Đại học Y Dược Hà Nội.

- 1958: Thực hiện thành công ca mổ tim đầu tiên ở Việt Nam.

- 1959: Phát triển khoa mổ sọ não và khoa ngoại nhi.

- 1960: Đại biểu Quốc hội từ khóa II đến khóa VII.

- 1961: Thực hiện ca phẫu thuật cắt thành công thùy gan của một người bệnh ung thư sơ phát chỉ sau 6 phút thay vì 3-4 tiếng theo phương pháp của phương Tây. Sở dĩ có thể làm được như vậy là do GS là người đầu tiên trên thế giới mổ tả được rành rẽ các mạch máu và ống mật trong gan.

- 1961-1979: GS Tôn Thất Tùng đã thực hiện khoảng trên 700 ca cắt gan lớn, nhỏ, bỏ xa một nhà phẫu thuật Singapore đứng sau ông cắt hơn 100 ca.

- Phương pháp cắt gan của Giáo sư được giới thiệu trong “Bách khoa thư nội thương-phẫu thuật” của Pháp; được đưa vào “Tuyển chọn các tài liệu sản khoa và phẫu thuật của Mỹ.

- 1965: Lần đầu tiên ở Việt Nam, Giáo sư sử dụng thành công máy tim-phổi nhân tạo trong khi mổ tim.

- Người đầu tiên đặt nền móng cho việc nghiên cứu tác hại của chất độc hóa học dioxin đến con người và môi trường tại Việt Nam, do GS Tôn Thất Tùng đã nhận thấy những đặc điểm dị biệt ở gan của các thương bệnh binh được chuyển từ chiến trường miền Nam ra Bắc phẫu thuật cắt gan và điều trị ung thư gan, từ đó phát hiện ảnh hưởng độc hại của chất dioxin tới thế hệ tương lai về các mặt: thần kinh học, phôi thai học, di truyền học và bệnh lý thần kinh.

- 1977: Viện Hàn lâm Phẫu thuật Paris tặng Huy chương Phẫu thuật quốc tế Lannelongue. Huy chương này 5 năm mới trao cho 1 người.

- 7/5/1982: Ông mất tại Lào Cai trong đợt đi công tác.

- Ông đã để lại 123 công trình khoa học có giá trị, đặc biệt là một trong những nhà khoa học đầu tiên xây dựng phương pháp mổ gan mang tên ông.

- 1996: Được truy tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh về khoa học, công nghệ (đợt 1), lĩnh vực khoa học Y-Dược với công trình Phương pháp cắt gan khô Tôn Thất Tùng (1961).

- Phương pháp "cắt gan có kế hoạch", thường được gọi là "phương pháp mổ gan khô" hay "phương pháp Tôn Thất Tùng"

- Người đặt nền móng cho việc nghiên cứu tác hại của chất độc hóa học điôxin đến con người và môi trường tại Việt Nam

- Phương pháp điều trị các vết thương do bom bi

- Phương pháp điều trị ung thư gan bằng phẫu thuật kết hợp dùng miễn dịch

- Thực hiện thành công ca mổ tim đầu tiên ở Việt Nam

- Sử dụng thành công máy tim-phổi nhân tạo trong khi mổ tim lần đầu tiên ở Việt Nam

- 2002: Nhân kỷ niệm 90 năm ngày sinh của ông, Bộ Y tế đã thành lập hội đồng xét tặng giải thưởng về Y học mang tên ông - Giải thưởng Tôn Thất Tùng.

- 10/5/2022: Nhân kỷ niệm 110 năm ngày sinh của ông, Google Doodle đã cho ra mắt một logo để tôn vinh ông và là người Việt thứ 4 được Google vinh danh.