Rigshospitalet i København og Aarhus Universitetshospital er de mest specialiserede hospitaler i Danmark. På Aarhus Universitetshospital var der i 2018 ca. 9.100 fuldtidsstillinger på den somatiske del af hospitalet, og det årlige budget udgjorde 6,8 mia. kr. Samme år var der 796.319 ambulante besøg og 90.033 indlæggelser, og der blev foretaget 82.201 operationer. I 2018 omfattede de over 40 kliniske afdelinger bl.a. infektionsmedicin med specielle isolationsstuer til at modtage patienter med de meget alvorlige smitsomme sygdomme som fx ebola. Isolationsstuerne har undertryk, således at de smitsomme vira eller bakterier ikke kan slippe ud i omgivelserne. Hospitalet har også en stor hjertemedicinsk afdeling, der sammen med den hjertekirurgiske afdeling foretog 15 hjertetransplantationer i 2018. Den nyremedicinske afdeling foretog sammen med den urologiske afdeling 89 nyretransplantationer i 2018. Hospitalet har en af landet største fødeafdelinger med 4.858 fødsler i 2018.
I 2019 åbnede Dansk Center for Partikelterapi (DCPT) på Aarhus Universitetshospital. Partikelterapi bruges bl.a. til behandling af kræft i hjernen. DCPT er det eneste sted for behandling med partikelterapi i Danmark.
Samtlige kirurgiske afdelinger foretager også højt specialiserede behandlinger. Den høje specialisering bevirker, at hospitalet behandler patienter fra hele landet, dog primært fra Vestdanmark. Men også almindelige patienter fra Aarhusområdet bliver behandlet på hospitalet. Der var i 2018 48.029 skadestuebesøg.
Som navnet indikerer, er der et tæt samarbejde med Aarhus Universitet, der omfatter både forskning og undervisning. Alle kliniske afdelinger har forskningsmæssige forpligtelser, og den internationalt anerkendte forskning indbefatter både forskning med patienter som deltagere og eksperimentel forskning med fx vævskulturer.
Den store uddannelsesfunktion spænder over alle grene af sundhedsuddannelserne; der er bl.a. medicin-, sygeplejerske- og jordemoderstuderende samt fysio- og ergoterapeutstuderende. Også de tekniske og administrative afdelinger modtager studerende.
Ud over det somatiske hospital består Aarhus Universitetshospital af en stor psykiatrisk enhed, der ligger i nye bygninger, som blev indviet officielt i januar 2019. Psykiatrien i Region Midtjylland har sin egen organisation med i alt omkring 2.800 ansatte (2018). Alene på Aarhus Universitetshospital Psykiatrien var der ca. 1.400 ansatte. Psykiatrien på universitetshospitalet består af Afdeling for Depression og Angst og Afdeling for Psykoser. Hertil kommer Børne- og Ungdomspsykiatrisk Afdeling samt Retspsykiatrisk Afdeling.