天津市第四中心医院放疗科成立前，在放射科曾开展过深部X线治疗。五十年代初期，购入了苏联产300mA，500kvp油循环式X线深部治疗机，开展了对鼻咽癌、子宫颈癌、乳腺癌、淋巴肉瘤等恶性病变的姑息治疗，同时对瘢痕、表浅血管瘤等良性病变亦进行过治疗，当时由放射科负责，上述治疗在五、六十年代开展较多，后陆续减少。于1996年6月，正式成立了放疗科，由张振华任主任。放疗科为独立科室。1997年，医院投资65万元，购置了德国产西门子直线加速器和模拟定位机，经过对机房的防护安装、机器的安装调试、机器的检测鉴定和机房的防护检测，各项指标均达国际标准后，于1998年4月18日开始治疗病人。建科之后，制定了五章51条制度，为保障病人安全、设备安全和提高放疗质量，建立了约束机制，同时建立了按规定书写的专用病历，坚持了初治患者先进行模拟定位，实施治疗时坚持一人开机、二人摆位，以保证治疗无误。至2000年，放疗科可对肿瘤进行包括术前、术后、姑息、根治的各种治疗，能进行治疗的病种有：脑瘤（原发或转移）、鼻咽癌、上颌窦癌、口腔癌、喉癌、甲状腺癌、肺癌、食管癌、子宫癌、卵巢癌、膀胱癌、前列腺癌、睾丸癌、骨癌、软组织肿瘤、乳腺癌、皮肤癌、恶性淋巴瘤等全身各部位肿瘤及退行性骨关节病、瘢痕、浅表血管瘤、腮腺漏等部分良性病。2003年底购置Pramus西门子加速器。2008年上半年购置了三维立体定向治疗计划系统，实现了由普放向“精放”的转变。科室开展了先进的三维适形放射治疗技术，减低了正常组织的受照射量。2013年9月，为了适应放疗技术的发展，医院给放疗科购置了先进的外挂式动态多叶光栅及三维立体定向治疗计划系统，为实现调强放射治疗打下良好的基础。目前，放疗科年均放疗病人168人次，在原放射治疗的病种范围外，对肿瘤病人进行个体化放射治疗。从2011年开始，科室还开始承担医科大学临床医学医学院每学期36课时教学工作，并良好地完成了任务。2018年，顺应天津市现代化医院管理体制改革，购买了瓦里安放射治疗直线加速器，进一步提升了放射治疗技术。现张久亮任放疗科主任，副主任医师，负责科内工作。共有医护人员6人：副主任医师1人、主治医师1人、护师（兼技师）3人、物理师1人（兼维修工程师）。