의학박사. 연세대학교 의대를 졸업했다. 2014년 미국 슬론케터링 암 센터에서 지난 100년간 두경부외과 개척 100대 인물로 선정될 만큼 손꼽히는 수술실적과 실력을 가진 세계적인 명의 중에 명의다. 연세의대 교수, 연세의대 외과학교실 주임교수를 역임하고 미국 MD 앤더슨 암병원 연수, 미국 메모리얼 슬론케터링 암센터 연수, 일본 노구치 갑상선병원 초빙교수, 일본 테이교대학 초빙교수를 거쳤다.

대한외과학회 이사장, 대한두경부종양학회 회장, 대한갑상선내분비외과학회 초대회장, 대한갑상선학회 초대회장, 아시아내분비외과학회 회장을 역임했으며, 현재 미국외과학술원 정회원, 미국임상종양학회 정회원, 미국두경부외과학회 정회원, 세계내분비외과학회 정회원, 대한민국의학한림원 정회원으로서 강남세브란스병원 갑상선암센터에서 환자들을 돌보고 있다.

국내외를 넘나드는 정상급 갑상선외과 전문의로서 1980년 초부터 현재까지 2만 5000례 이상의 수술을 했으며, 갑상선암 수술 후 20년 생존율 94％ 이상, 합병증 발생 0.3％ 이하의 경이적인 수술 성적을 자랑한다. 2014년에는 미국 메모리얼 슬론케터링 암센터에서 두경부외과를 개척한 지 100년을 맞이해 이 분야 발전에 기여한 100명을 발표했는데, 두경부외과 100대 인물로 선정되기도 했다.

논문으로는 국내 300여 편, 국제 150여 편이 있으며, 저서로 『박정수 교수의 갑상선암 이야기』, 『외과학』(공저), 『내분비외과학』(공저)이 있으며, 『갑상선 질환』, 『내분비외과』를 번역하기도 했다.