Ebenfalls fester Teil des städtischen Lebens ist das Universitätsklinikum Heidelberg, das zu den größten Zentren in Deutschland gilt. Jährlich werden hier etwa 700.000 Patienten behandelt, rund 61.000 stationär. Ein Schwerpunkt der Ärzte in Heidelberg liegt dabei auf der Krebsbehandlung (Onkologie) in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum. Tumorerkrankungen von Leber, Magen-Darm-Trakt, Bauchspeicheldrüse (Pankreas) sowie Gallenwege werden hier sowohl mittels klassischer Therapieformen als auch im Rahmen internationaler Studien behandelt. Weiter bestimmen Endokrinologie, Kardiologie und Pneumologie sowie Unfallchirurgie und Orthopädie Heidelberg. Speziell für Kinder- und Jugendmedizin gibt es die Angelika-Lautenschläger-Klinik, die dem Uniklinikum Heidelberg angesiedelt ist.