中国医学科学院肿瘤医院核医学科始建于1958年，是我国成立最早的核医学科之一，是国家教委重点学科点和博士、硕士学位授权点。该科现有职工54人：医师29人，物理师2人，化学师1人，技师14人，护师8人。其中高级职称8人，中级19人。博导3人，硕导3人。

核医学科现有PET、CT两台、SPECT、CT两台、回旋加速器一台，年显像人数过20000人次，全身骨显像及PET、CT总数居全国前列。核医学科现有6张放射性核素治疗病床，可开展131I治疗甲状腺癌、骨转移癌核素治疗和粒子植入治疗等。在肿瘤PET-CT显像及I-131治疗甲状腺癌方面位居国内领先水平。

核医学科于1960年已开始I-131治疗甲状腺癌，是全国最早开展核素治疗的科室之一。1984年在国内首批引进SPECT，率先在我国应用SPECT新技术。2006年引进PET、CT及回旋加速器。每年举办国家级继续教育PET、CT、SPECT及核医学新技术等培训班及学术会议，为我国PET、CT、SPECT及回旋加速器等技术的推广和应用培养了一批技术骨干和学科带头人，承担了多项国家及部级重点课题，培养博士、硕士研究生50余人，获多项省部级及以上科研成果奖。

核医学科还长期承担国际原子能机构(IAEA)核医学研究合作(RCA)课题，多次举办IAEA培训班，派多名专家出国学术交流。该科在国内外学术界的地位得到了同行的公认，曾任第六届中华医学会核医学分会主任委员，现任国际原子能机构核医学国家协调员和多个全国性学术组织的重要职务，医学影像国家临床重点专科，2006年-2019年是北京市核医学质量控制和改进中心中主任委员单位。

中国医学科学院肿瘤医院核医学科全体员工承先启后，继往开来，正朝着肿瘤分子核医学和分子影像学的方向发展。