中山大学附属肿瘤医院擅长肿瘤内科、胸外科、病理科、放疗科、中医科。这5个科室诊疗水平高超，处于国内领先地位，在国际上也具有较大影响力。
1、肿瘤内科
在复旦专科声誉排行榜中位列第二，是新中国成立最早的四所肿瘤医院之一。科室是全国规模最大、学术力量最雄厚的集医疗、教学、科研、预防于一体的肿瘤学基地之一，学科地位、综合实力居全国领先水平。医疗业务量居全国肿瘤专科医院前列。
2、胸外科
是我国最早建立的胸部肿瘤外科之一，是肿瘤学国家重点学科和国家重点实验室的重要组成部分，华南地区综合实力最为雄厚的胸部肿瘤外科中心，在全国具有重要影响力。年门诊量70000余人次，在国内率先开展胸部肿瘤的多学科综合治疗，因而规范化诊治是该科的最大特色。
3、病理科
为广东省临床重点专科，技术室开展石蜡切片、术中快速冰冻切片、特殊染色（20多种）、免疫组织化学染色（100多种抗体）、原位杂交检测等特色技术。绝大多数免疫组化检测实现自动化。
4、放疗科
目前是全亚洲规模最大、年收治肿瘤患者最多的放疗中心。开展了MRI引导放射治疗、立体定向放疗（SBRT）、螺旋断层放疗（TOMO）以及三维近距离照射等先进放疗技术，使精确放疗比例超过95%。科室治疗水平处于国内外先进行列，其中鼻咽癌的综合治疗处于世界领先地位。
5、中医科
是集医、教、研于一体的专门从事中医、中西医结合防治肿瘤的临床科室，为全国唯一一所“中国中西医结合肿瘤中心”。科室强调中西医两法为治疗手段，取长补短，最大限度地提高患者的生存质量及生存率。
