中国医科大学附属第一医院放射治疗工作始于1921年，成为当时国内能开展放射治疗工作为数不多的数家医院之一。1960年成立肿瘤科放射治疗组，1979年独立为放射治疗科，2013年被评为国家卫生健康委员会临床重点专科、2017年被评为辽宁省放射治疗重点专科，2019年获得国家卫生健康委员会颁发的质子加速器配置许可证。迄今已累积治疗病人16万余人次。是中国医科大学博士学位授予单位，目前承担辽宁省多家基层医院的放射治疗技术指导工作，并为东北地区培养了大批放射治疗专业人员。科室共有医生34人，87%的医生拥有博士或硕士学位。其中现任中国医师协会肿瘤放射治疗医师分会副会长1人、中华医学会放射肿瘤治疗学分会常委1人、中国抗癌协会放射肿瘤专业委员会常委1人、中国医学装备协会放疗装备与技术分会常委1人、国家癌症中心放射治疗质控委员会委员1人；辽宁省医学会放射肿瘤学分会主任委员1人及青年委员会主任委员1人；中国抗癌协会妇科肿瘤近距离放射治疗专业委员会委员1人、神经系统肿瘤专业委员会委员1人、鼻咽癌专业委员会委员1人、营养专业委员会委员1人、中国抗癌协会大肠癌治疗专业委员会委员1人；辽宁省抗癌协会放射肿瘤专业委员会候任主任委员1人；物理师13人。分为头颈部肿瘤放射治疗组、胸部肿瘤放射治疗组、消化系统肿瘤放射治疗组、乳腺癌放射治疗组、妇科肿瘤放射治疗组。附设中国医科大学肿瘤研究所放射生物研究室。目前有100张病床，用于同步放化疗、重患住院放疗及治疗放疗反应。配置先进的放射治疗设备和系列质量控制设备。现有ACCURAY公司Cyberknife1台、ELEKTA公司VersaHD型直线加速器1台、ELEKTA公司Synergy型直线加速器2台、SIEMENS公司ARTISTE型自适应直线加速器1台、MOBETRON移动式电子束术中放疗系统1台、NUCLETRON近距离后装治疗机1台；NUCLETRON模拟定位机1台、SIEMENS公司SOMATOMCT模拟定位机2台和PHILIPS公司BrillianceCT模拟定位机1台；ADAC、CMS、RayStation三维治疗计划系统30余套。此外还拥有IBA公司三维水箱、IBA公司二维平板电离室、IBA公司Compass-3D验证系统及SUNNUCLEAR公司二维平板电离室、SUNNUCLEAR公司ArcCHECK剂量分布图检测仪、PTW参考级剂量仪、PTW等中心校准仪等质控设备。科室除开展常规放射治疗、三维适形放射治疗和调强放射治疗、三维适形近距离后装放射治疗技术外，科室在精确放射治疗技术中还拥有如下优势项目：大剂量消融放射治疗技术（SBRT）、颅脑疾病立体定向放射外科技术（SRS）、自适应放射治疗技术（ART）、旋转容积调强放射治疗技术（VMAT）、图像引导放射治疗技术（IGRT）、术中放射治疗技术（ROIT）、呼吸门控技术（ABC）、PET-CT定位技术及内外融合调强放射治疗技术等先进的放射治疗技术。科室承担国家科技部"863"科技攻关课题、国家卫健委卫生行业重大专项课题子课题和国家自然基金课题，及省市科研基金课题40余项；获省部级科技进步奖多项；在国内、外杂志上发表论文300余篇。累计培养博士及硕士研究生100余名。