天津医科大学附属肿瘤医院放疗科是已故的我国肿瘤学科的创始人——金显宅教授在50年代亲手创立的，是全国较早建立和规模较大的一个放疗科。经过半个世纪几代人不懈的努力，现已发展为集科研、教学及临床治疗为一体的科室和全国知名的肿瘤放射治疗基地之一。目前是全国放疗医师教学培训基地、瑞典医科达(Elekta)公司培训基地和天津医科大学硕士研究生教学培训基地。
放疗科拥有国际一流的进口放射治疗设备：医用直线加速器4台、全数字化模拟机1台、螺旋CT模拟定位机一台、3维逆向治疗计划系统5套、近距离治疗设备1套、热疗机3台(微波热疗机2台、射频深部治疗机1台)，可进行全身各部位肿瘤的常规放射治疗、腔内放射治疗、组织间插植、微波热疗。2000年引进了全数字立体定向放射治疗系统，开展了立体定向放射治疗(X刀)技术。2006年引进并在天津市首家开展调强放射治疗(IMRT)技术，开展临床治疗工作。2006年在我国大陆地区首家引进了Cyberknife立体放射外科系统(射波刀)，使该院的放射治疗水平进入了“机器人”时代，走在了国内放射肿瘤学领域的前列，该科开始了以精确定位，精确设计和精确实施为代表的精确放疗年代。
放疗科是该院最大的临床科室，并下设放射物理和维修室两个科室。现拥有2个病区136张病床，2006年收治病人2071人次，每年完成放射治疗射野量120000野，每年接待患者16300人次。临床各组治疗都特别注重放疗技术的改进和综合治疗的应用。放射物理室和维修室主要负责临床放射治疗的质量控制和质量保证，诸如：放疗计划的设计和执行、新技术的引进和应用、仪器设备的更新和维护管理。放疗各个学科间的相互协作，为提高临床各组的治疗疗效和新技术的开展应用提供了保证和理论基础。
放疗科技术力量雄厚，是一支由医师、物理师、技师、工程师和护士组成的高水平的技术队伍。科室学科带头人为院党委书记、副院长王平教授，科主任袁智勇博士，副主任朱莉主任医师、赵路军副主任医师和王佩国副主任医师。目前全科共有现职医务人员106人，其中教授、主任医师、研究员7人，副主任医师、副研究员、高级工程师11人，博士、硕士研究生19人，拥有硕士生导师3名，以及8名由美国、瑞士、法国、香港等地学成归来的高级技术人员，他们作为该学科的技术骨干，在临床一线上发挥着重要的作用。
近年来，放疗科已经获得各级各类科研成果获项，其中国家发明三等奖1项，国家实用新型专利3项、天津市科技进步二等奖1项、天津市科技进步三等奖4项、天津医科大学科技成果一等奖1项、二等奖1项。承担各级各类科研基金数项，其中国家自然科学基金项目2项、部级科研基金项目2项、天津市科委科研基金项目3项、天津市卫生局科研基金项目3项、天津医科大学2项，院级科研基金项目数项，在国内外专业学术期刊发表论文百余篇。这些都标志着放疗科的技术达到了国内领先水平，有些已经达到了国际先进水平。特别是由瑞士学成回国的该院放疗科学科带头人王平教授、李瑞英主任医师与乳腺科同仁共同联手攻关，于1990年率先在国内开展了早期乳腺癌保留乳房术后的根治性放疗技术，该技术改变了早期乳腺癌以往传统的治疗方法，缩小手术范围，既切除肿瘤又保留乳房，术后给予全乳房切线放疗，消灭微小病灶，使患者在保证疗效的基础上减少手术的痛苦，保持了女性所特有的体形美，解除了她们的心理负担，目前已使近200名患者受益。该技术已达国际先进水平，并获天津市科技进步三等奖。2006年该科王平教授和袁智勇博士，在国内率先开展Cyberknife立体放射外科系统(射波刀)治疗肿瘤，开拓了肿瘤放疗的新领域。
放疗科拥有国际上一流的放射治疗设备，临床治疗上分为三个专业组，分别是头颈部和淋巴瘤组、胸肺组、腹盆和乳腺组，能进行各种现代放射治疗照射技术，包括有：全身各部位肿瘤体外照射、近距离后装腔内及组织间照射、加温治疗(热疗)、三维适形、调强适形治疗和最先进的射波刀治疗。
早在80年代放疗科就率先在国内开展了热疗的科研及临床研究工作。取得了良好的疗效，受到国内外肿瘤学家的注目。近二十年来该科热疗临床工作又有了很大的进展。将热疗与放疗、化疗想结合的综合治疗，证明对肿瘤采取热疗+放疗的治疗模式，其近期疗效可提高1倍左右。可进行表浅、宫腔、直肠、食道和鼻咽等部位的热疗。
2000年引进了较先进的立体定向放射治疗系统(X刀)，可满足全身各部位原发肿瘤、转移瘤及放射治疗后残留的治疗。突破了以往放疗为保护正常组织而被迫降低肿瘤剂量的限制，
2006年引进的Cyberknife立体定位手术平台(射波刀)的投入使用，实现了放疗中的三精，即精确定位、精确计划和精确治疗，为以往不适宜放疗的患者提供了可靠的治疗方法，尤其是对肿瘤的肝转移、肺转移、脊柱或椎管转移、腹膜后转移、肾上腺转移、原发性胰头癌、各部位肿瘤手术后的残留或复发后不宜再行手术及重要脏器旁肿瘤而不能手术的患者，收到了良好的效果，并且对早期肺癌、前列腺癌、胰腺癌、肝癌等提供了手术以外的根治性治疗，在使该科在肿瘤放疗领域的治疗工作有了新的突破。
近年来在该科进一步规范了肿瘤治疗原则，在鼻咽癌、小细胞肺癌、食管癌、直肠癌、恶性淋巴瘤、早期乳腺癌保留乳房治疗等方面，都取得了较为满意的治疗效果。这些技术的临床实践标志着该院放射治疗科的技术水平已经达到国内先进水平。
