上海市肺科医院肿瘤科是我国较早开展胸部肿瘤诊治的科室，为本院重点科室，同济大学及苏州大学医学院医学硕士学位培养点和上海市肺部肿瘤重点学科建设单位。
肿瘤科分设四个病区，共有住院床位180张，年收治病人3000人次，在肺癌和肺部疑难疾病诊断与鉴别方面具有较高的水平，常规开展经纤维支气管镜刷检、（肺）活检、穿刺、灌洗，经皮肺穿刺/活检、胸膜活检、癌基因与肿瘤标志物等检测，结合胸部CT、同位素扫描等检查手段，确诊耗时短，符合率高。
科室坚持肺癌综合治疗的原则，根据肿瘤的生物等行为，为每位肿瘤患者制定个体化的治疗方案。本科从七十年代起就开展了辅助化疗和新辅助化疗、同步放化疗（局部晚期非小细胞肺癌和小细胞肺癌）和介入治疗（肿瘤局部药物注射、支气管动脉化疗等）等；近些年，开展了肺癌基因治疗的临床试验并取得一定效果；随着肿瘤分子生物学的发展，对肺癌的靶向治疗的基础研究和临床应用均紧跟世界先进水平。
此外设有肺癌免疫研究室，拥有先进和完备的技术进行了大量的肺癌相关的基础及临床研究。
