Prowadząc leczenie chorych na nowotwory złośliwe przy użyciu promieniowania jonizującego oraz leków przeciwnowotworowych, zespół tworzy nowoczesną jednostkę badawczą, której głównym kierunkiem działalności są tzw. badania translacyjne, łączące zagadnienia biologii molekularnej i kliniki wybranych nowotworów. Działalność naukowa realizowana jest m.in. we współpracy z wieloma międzynarodowymi organizacjami, np. European Organization for Research and Treatment of Cancer (EORTC), Central European Cooperative Oncology Group (CECOG), Hoosier Oncology Group (HOG) i International Association for the Study of Lung Cancer (IASLC).

Przykładem oryginalnych osiągnięć o dużym znaczeniu poznawczym i aplikacyjnym jest wykazanie w raku płuca klinicznego znaczenia zaburzeń genu P53, obecności mutacji genów P53 i K-ras w wolnych od guza marginesach resekcji oraz rokowniczego znaczenia liczby kopii genu IGFR. Opracowano kilka oryginalnych biomarkerów nowotworowych (sygnatury rokownicze oparte na technikach molekularnych) u chorych na raka płuca. W międzynarodowej grupie badaczy opracowano także biomarker pozwalający przewidzieć wrażliwość raka piersi na antracykliny (sygnatura związana z molekularnymi cechami podścieliska nowotworu).

Klinika posiada własne Centrum Badań Klinicznych. Oferta usługowo-badawcza jednostki obejmuje szeroki zakres badań nowych substancji przeciwnowotworowych i technik radioterapii. Specjalnością jednostki jest opracowywanie i walidacja molekularnych testów rokowniczych i predykcyjnych, z realną możliwością ich późniejszego wdrożenia do praktyki klinicznej.

Prowadzone projekty badawcze:
- Molekularne i kliniczne aspekty raka płuca
- Mechanizmy oporności na leczenie celowane w raku płuca
- Molekularne i kliniczne aspekty przerzutów do mózgu
- Molekularne czynniki rokownicze w raku jelita grubego
- Molekularne i kliniczne aspekty raka piersi
- Nowe metody systemowego leczenia nowotworów litych