湘雅医院肿瘤科的前身是肿瘤放疗科，成立于1946年，是中南地区最早开展肿瘤综合治疗和放射治疗的学科。
实际上湘雅肿瘤治疗已有80多年的历史，20世纪20～30年代外科就能开展消化道肿瘤根治术，至于放射治疗癌症的历史当时已与国际同步，上个世纪20年代就用200毫克镭，进行腔内镭疗和组织间插植治疗宫颈癌、阴道癌、口腔癌，皮肤癌，使许多患者得到治愈。40～50年代已拥有二台深部X线机，60年代又增添高能射线钴60治疗机，并建立了全国第一栋正规的镭疗病房，对癌症的教学、科研和防治在全国起了推动作用。1979年第五届全国鼻咽癌会议上，本科提出的鼻咽癌临床分期被确定为著名的长沙分期法，并沿用20年。1986年引进Selectron高剂量率后装机用于宫颈癌和鼻咽癌腔内放疗。其施源器经口腔放置治疗鼻咽癌的方法，受到欧洲一些放射学家的高度评价。
近年来，放射治疗又有了较快的发展，现拥有国内先进的放疗设备。对省内高、尖、难的复杂放疗技术的研究和发展做出了表率和巨大贡献，如省内最先开展国际上最新倡导的三维调强适形放疗，率先开展血液肿瘤的全身放疗、也是省内唯一能开展术中放疗的单位。
为适应肿瘤综合治疗的发展趋势，充分利用大型综合医院综合治疗的优势，本科还专门成立肿瘤化疗病室来加强综合治疗以及研究化疗技术的发展和应用。
目前该科已发展成为技术力量雄厚，设备先进，集肿瘤临床、科研、教学一体的研究型现代化临床科室。
该科还拥有一批技术精湛、经验丰富、国内省内知名的老教授和年富力强的中青年骨干。并聘请美国MD Anderson癌症中心胸部放疗组主任廖仲星博士和中日友好医院唐劲天博士为本科客座教授。现任科主任廖遇平系正教授，硕士研究生导师、中国生物工程学会放射靶向委员会委员、湖南省肿瘤学会委员、湖南省放射肿瘤学会副主任委员、湖南省优秀中青年专家、跨世纪学术带头人。
有临床研究室和3个病室，34病室和29病室为放疗病室，11病室化疗病室，共有病床120张，既带有卫生间的宾馆式病房，又有普通病床，以满足不同层次病人的需要。
医疗：负责各种类型的肿瘤的放疗、化疗及综合治疗。收治病人主要来源于省内各地、市、县及邻近各省。
肿瘤放疗病室年收治病人2000余例，月治疗达8000多人次，除了能开展全身各部位、各种类型肿瘤的常规放疗外，不断开展新的放疗技术，省内率先开展全身放疗、术中放疗、后装治疗、三维调强适形放疗、头颈面膜固定技术、低溶点铅切割不规则放射野等中心照射技术，非常规照射放疗技术、超分割和加速超分割等放疗技术。肿瘤化疗病室开展大剂量全身化疗，腔内、鞘内局部化疗，热化疗、放化疗及术前新辅助化疗等综合治疗。
肿瘤综合治疗形成了独自的特色，与相关科室合作，为了保证每一位病人能够得到合理的综合治疗，先后开设了肺癌、鼻咽癌、乳腺癌、宫颈癌、肝癌等综合门诊。目前肿瘤病人治愈好转率90%以上，大大提高了肿瘤的治疗效果。
