Những cống hiến của PGS-TS Nguyễn Trường Sơn cho nền y học nước nhà đã được Đảng, Nhà nước và các cấp, ban ngành ghi nhận. Ông được phong tặng danh hiệu "Thầy thuốc Ưu tú" năm 2005, "Thầy thuốc Nhân dân" năm 2017; đón nhận Huân chương Lao động hạng Ba năm 2012, vinh dự được bình chọn là "Chiến sĩ thi đua toàn quốc" năm 2017 và nhận nhiều bằng khen của Chính phủ và Bộ Y tế.