中国医科大学附属第一医院的肿瘤放射治疗工作始于上个世纪二十年代，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年被评为国家卫计委临床重点专科。迄今已累积治疗病人14万余人次。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。
目前科室共有医生28人，89%的医生拥有博士或硕士学位，副高职以上职称的医生6人。IAEA教育委员会委员1人；中华医学会放射肿瘤治疗学分会常委1人、青年委员1人、放射技术组委员1人；中国抗癌协会放射治疗专业委员会常委1人、近距离放射治疗专业委员会委员1人、大肠癌专业委员会委员1人；中国医学装备协会放疗装备与技术分会常委1人；辽宁省医学会放射肿瘤学分会主任委员1人、常委1人、委员5人；物理师5人，放射治疗技师16人；护士18人。分为头颈部肿瘤放疗组、胸部肿瘤放疗组、消化系统肿瘤放疗组、乳腺癌放疗组、妇科肿瘤放疗组和普通肿瘤放疗组。附设中国医科大学肿瘤研究所放射生物研究室。目前有47张病床，用于同步放化疗、重患住院放疗及治疗放疗反应。
现有SIEMENS自适应直线加速器1台、ELEKTA旋转容积调强直线加速器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SOMATOM 大孔径CT模拟定位机1台和TOSHIBA公司Asteion CT模拟定位机1台, ADAC、CMS、NUCLETRON、Ray Station和Mimu三维治疗计划系统13套。此外还拥有IBA三维水箱、二维平板电离室、Compass-3D验证系统及SUN NUCLEAR二维平板电离室、ArcCHECK剂量分布图检测仪等质控设备。
精确放射治疗技术是放射治疗领域的主流技术。在精确放射治疗工作中，科室开展了多项代表国际放射治疗前沿的技术，拥有如下优势项目：
（1）三维适形放射治疗（3D-CRT）；
（2）调强放射治疗（IMRT）；
（3）三维适形近距离放射治疗；
（4）内外融合调强放射治疗；
（5）自适应放射治疗（ART）；
（6）旋转容积调强放射治疗（VMAT）；
（7）图像引导放射治疗（IGRT）；
（8）大剂量少分次立体定向放射治疗（SBRT）；
（9）颅脑疾病立体定向放射外科（SRS）；
（10）术中放射治疗（ROIT）；
（11）呼吸门控技术（ABC）；
（12）四维CT定位技术（4D-CT）；
（13）PET-CT放射治疗定位技术。
放射治疗科先后承担国家科技部“863”科技攻关课题子课题、国家自然基金课题、国家卫计委卫生行业重大专项课题子课题、及省市级科研基金课题40余项，在国内、外杂志上发表论文400余篇。累计培养博士及硕士研究生近百名。