中国医学科学院肿瘤医院，始建于1958年，原名日坛医院。1963年增设肿瘤研究所，此后又相继建立了河南林州、江苏启东等肿瘤高发防治现场。1983年迁至北京市东南龙潭湖畔，更名为中国医学科学院肿瘤医院肿瘤研究所，1996年通过三级甲等医院评审。

2009年成为国家癌症中心依托单位，肿瘤研究所并入国家癌症中心。2021年成为首批“辅导类”国家医学中心。医院是协和医学院研究生培养单位。

2022年9月29日，中国医学科学院肿瘤医院河南医院揭牌暨国家肿瘤区域医疗中心一期工程开工仪式在郑州举行。

2023年12月，中国医学科学院肿瘤医院廊坊院区开诊。

2024年10月，中国医学科学院肿瘤医院在河北廊坊市设立分院并正式营业。

2024年12月11日，中国医学科学院肿瘤医院举行质子治疗设备吊装仪式。