Dokter penyakit dalam anak dapat memilih untuk melanjutkan studinya dengan memilih satu atau lebih sub-spesialisasi. Seperti dokter yang berkonsentrasi pada penyakit orang dewasa, dokter anak dapat memilih spesialisasi medis dari sejumlah bidang. Endokrinologi, gastroenterologi, penyakit menular, hematologi, onkologi dan reumatologi adalah beberapa sub-spesialisasi paling populer yang dipilih oleh dokter yang mempraktikkan penyakit dalam anak.
Ahli endokrinologi mengkhususkan diri pada penyakit yang mempengaruhi kelenjar dan produksi hormon tubuh. Diabetes remaja adalah salah satu contoh penyakit kelenjar; hal ini disebabkan oleh ketidakmampuan pankreas untuk memproduksi insulin dalam jumlah yang cukup, yang dibutuhkan tubuh untuk memanfaatkan gula dalam darah. Kondisi lain yang mungkin ditangani oleh ahli endokrinologi anak termasuk gangguan pada kelenjar tiroid, hipofisis, atau adrenal. Ahli endokrinologi juga dapat merawat pasien dengan gangguan yang melibatkan testis atau ovarium, terutama masalah yang berkembang sekitar masa pubertas. Ahli endokrinologi anak juga merawat anak-anak yang tidak tumbuh dengan baik atau yang memiliki masalah dengan berat badan mereka.
Ahli gastroenterologi menangani masalah yang melibatkan sistem pencernaan, dengan fokus utama pada gangguan yang mempengaruhi usus, lambung dan usus. Praktek gastroenterologi juga mencakup gangguan yang mempengaruhi kantong empedu, hati dan pankreas. Penyakit kuning, hepatitis, dan radang usus besar adalah beberapa penyakit yang dapat ditangani oleh ahli gastroenterologi anak.
Dokter yang berspesialisasi dalam penyakit menular berkonsentrasi pada penyakit yang menekan sistem kekebalan tubuh. Penyakit dapat disebabkan oleh virus, parasit, bakteri atau jamur. Spesialis penyakit menular adalah ahli dalam bagaimana infeksi menyebar, bagaimana sistem kekebalan tubuh melawan infeksi dan obat yang digunakan untuk mengobati infeksi. Beberapa dokter penyakit menular pediatrik memilih untuk mengkhususkan diri pada pasien yang lahir dengan human immunodeficiency virus (HIV). Lainnya fokus pada penyakit yang paling umum di antara anak-anak, seperti difteri dan campak.
Ahli hematologi mengobati penyakit yang memengaruhi darah, seperti penyakit sel sabit dan anemia. Ahli onkologi adalah spesialis dalam pengobatan kanker. Beberapa dokter penyakit dalam anak memilih untuk menggabungkan keduanya dan memilih hematologi/onkologi anak sebagai sub-spesialisasi. Dokter-dokter ini merawat anak-anak dengan leukemia, tumor dan kanker.
Meskipun reumatologi terutama mempelajari otot, tulang dan sendi, beberapa ahli reumatologi anak menggabungkan sub-spesialisasi dengan penyakit dalam anak. Penyakit seperti rheumatoid arthritis remaja disebabkan oleh cacat pada sistem kekebalan tubuh, meskipun efeknya paling terlihat pada sendi pasien; hampir 300,000 anak-anak di AS menderita radang sendi remaja. Ahli reumatologi anak juga merawat pasien dengan demam rematik, penyakit Kawasaki, lupus, dan penyakit Raynaud.