中国人民解放军总医院第五医学中心肿瘤放射治疗中心，成立于2021年2月，由五中心本部（原302医院）和南院区（原307医院）放射治疗科组成。设立3个病区和2个放疗区，展开床位120张，医生、护士及物理技术人员共122人，其中高级职称10人，博士7人，硕士17名。

南院区放疗科是中国首批开展肿瘤放射治疗工作的专业科室，也是全军肿瘤中心、全军放射病专科中心重要的组成科室之一，同时还是国家卫生部核事故医学应急中心放射物理诊断检测中心。目前展开床位45张，科室配备有瓦里安医用直线加速器（2台）、射波刀、“月亮神”全身γ刀、60Co治疗机、192Ir近距离治疗机、Mobetron术中放疗加速器等放疗设备，主要开展：三维适形（3DCRT）、图像引导调强放射治疗（IGRT）、立体定向放射治疗(射波刀、γ刀)、全身照射、全脑全脊髓照射、近距离治疗、化疗、靶向治疗及肿瘤的综合治疗等。

北院区放射治疗科是国内首家引进G4和VSI两台射波刀、全球使用射波刀治疗肝癌最多的科室，处于国内外领先水平，也是亚太地区射波刀肿瘤诊疗研究与示范中心。同时配备西门子加速器、CT/MRI模拟机、血管造影剂（飞利浦DSAFD20）及蔡司术中放疗系统。有两个病区和一个放疗区，展开床位75张床位。重点开展：射波刀精准治疗肝脏、肺部、胰腺、神经系统等全身各部位肿瘤、加速器调强放疗、肝动脉栓塞化疗、化疗、靶向治疗及经颈静脉肝内门体支架分流术（TIPS）。