辽宁省肿瘤医院医学影像学科建设始于1979年7月，于2006年组建医学影像科，成为集放射医学、核医学和超声医学于一体的综合性“大影像”学科，系融合影像学诊断、影像学技术、影像学基础研究为一体的二级学科，一级临床学科。目前已经成为国内肿瘤医学影像科专科领域的领军团队之一，也是国内最大的医学影像科之一。

辽宁省肿瘤医院医学影像科现为国家级医学影像专业住院医师规范化培训基地、国家药物临床试验机构单位(具有放射诊断、介入治疗和核医学资质)，辽宁省临床重点专科、辽宁省肿瘤医学影像质量控制中心所在单位，也是中华医学会放射学分会乳腺学组前任组长单位、辽宁省医学会分子影像学分会前任主任委员单位，辽宁省抗癌协会肿瘤影像专业委员会所在单位，中国医科大学、大连医科大学及辽宁中医药大学博士、硕士研究生培养基地。
科室现拥有国家级平台2项：中华医学会放射学分会全国乳腺影像培训中心、吴阶平医学基金会乳腺癌风险防控联盟主委单位；省级平台6项：辽宁省乳腺癌临床医学研究中心、辽宁省医学影像临床重点专科(放射、核医学、超声)、辽宁省肿瘤医学影像重点实验室、辽宁省医学影像计算重点实验室、辽宁省肿瘤影像智能产学研基地、罗娅红职工创新工作室。

截至2022年末，现有包括医、技、护在内的专业技术人员180名，其中主任医(技)师16名，副主任医(技、护)师17名，博士研究生导师2名，硕士研究生导师7名；博士14名，硕士32名，留学归国人员3名；国务院特殊津贴专家2名、卫生部有突出贡献的中青年专家1名、辽宁省优秀专家2名、辽宁名医1名、辽宁省学术头雁1名、沈阳市优秀专家1名、沈阳杰出医师1名；担任国家级学术团体主任委员2人次、副主任委员3人次、常务委员7人次、委员9人次；省部级主任委员2人次、副主任委员5人次、常务委员6人次、委员6人次；市级副主任委员3人次。
科室承担着医院外科、内科、放疗科、生物治疗科和全部门诊患者的医学影像诊断、医院专家门诊和外院影像会诊任务，年诊治量达25万人次以上。拥有一大批先进的医学影像诊疗设备：德国西门子PET/CT诊断系统、德国西门子Verio3.0T磁共振诊断系统、荷兰飞利浦3.0T磁共振诊断系统、德国西门子Skyro3.0T磁共振诊断系统、美国GE1.5THD磁共振诊断系统；东芝640层螺旋CT机、荷兰飞利浦256层螺旋CT机、德国西门子64层螺旋CT机、荷兰飞利浦高端IQON能谱CT机、美国Hologic和美国GE的数字化三维断层乳腺检查诊断系统；德国西门子、美国GE、荷兰西门子和日本佳能高端彩色多普勒超声诊断机9台；全数字化胃肠X线诊断系统(DR)、单光子发射体层摄影诊断系统(SPECT)、数字化X线摄影系统(DR)等先进诊疗设备，2021年引进国内首台集数字化乳腺X线机和超声一体的乳腺疾病筛查车，车上装载了美国GE公司的高端数字化三维乳腺断层机和高端彩色超声诊断机。
在继承原影像疑难病例大会诊制度的基础上，实现了放射、核医学、超声各学组以及相应临床科室共同参加的病例大会诊，进一步健全了科室病例会诊制度；选派优秀医生全面参加医院各疾病的MDT讨论会。通过先后聘请国内知名医学专家来科讲学，邀请各大医疗器械公司来科传授先进医疗技术，大大提高了科室肿瘤性疾病的诊断水平，也加强了科室与国内外著名大学间的交流和合作，从而提高了科室乃至医院的知名度。
近年来，科室在科研方面也取得了突飞猛进的发展。先后承担国家“九五”“十一五”科技支撑项目、国家重点研发专项项目、国家公益性行业科研专项、国家自然科学基金面上项目共6项，承担省部级科研项目20余项，累计获批科研经费达近2000万元，并且在国内率先开展了肿瘤医学影像与介入治疗领域一系列临床研究，科研成果先后获辽宁省科技进步一等奖2项、辽宁省科技进步二等奖4项、中国抗癌协会科技奖二等奖1项；近三年发表论文百余篇，其中SCI论文60余篇，主编、主译专著8部，获批实用型新型专利4项。
科室还非常重视各级医师的培训工作，特别是依托所承担的国家级医学继续教育项目对全国各地医师进行肿瘤影像学培训，至今已经举办27次，培训人员近10000余人次，为我国肿瘤医学影像青年医生的成长提供了重要的平台。作为国家级医学影像专业住院医师规范化培训基地，科室拥有规培带教老师34人，累计带教培养规培人员200余人。科室在临床、科研及教学等方面总体达到了国际先进和国内领先水平，在国内同行中产生较大影响，已连续六年在复旦大学医学排行榜中荣获东北地区最佳提名。