โรงพยาบาลสัตว์ทองหล่อสาขาพระราม9 ตั้งอยู่บนถนนเพชรพระราม เปิดให้บริการตั้งแต่วันที่ 5 ธันวาคม 2559 ปัจจุบันเป็นสาขาที่ใหญ่ที่สุดและเป็นสำนักงานใหญ่ของโรงพยาบาลสัตว์ทองหล่อ ประกอบด้วยด้วย อาคารสูง 7 ชั้นที่สามารถให้บริการได้อย่างครบครัน ไม่ว่าจะเป็นบุลคากรที่มีความรู้ ความสามารถ หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีความทันสมัย สามารถวินิจฉัยโรคได้อย่างรวดเร็ว 
นอกจากนี้ยังมี ทองหล่อ เพ็ท ซิตี้ ที่จะช่วยผ่อนคลายความเครียดของสัตว์ ประกอบไปด้วยสระว่ายน้ำระบบเกลือ สระว่ายน้ำสำหรับกายภาพบำบัด สวนสำหรับสัตว์เลี้ยง ร้านอาหารและคาเฟ่ที่สัตว์เลี้ยงสามารถเข้าได้