1951年7月中比镭锭治疗院更名为上海镭锭治疗院。

1954年1月起，上海镭锭治疗院划归到上海第一医学院并定名为上海第一医学院肿瘤医院。

1960年医院迁到东安路270号。

1968年，上海第一医学院肿瘤医院又划归为上海市卫生局更名为上海市肿瘤医院。次年上海市肿瘤防治办公室设于医院内，开展了防癌宣传，并于1970年建立启东肝癌现场防治基地。

1987年上海市抗癌协会成立并挂靠在医院。

2000年上海医科大学并入复旦大学成为复旦大学上海医学院，肿瘤医院也成为当时复旦大学8所附属医院中的一所。

2024年7月26日，杭企可帮基因科技有限公司与复旦大学附属肿瘤医院共同完成的“全球首个原发不明肿瘤III期临床研究”成果，在国际顶级医学期刊《柳叶刀·肿瘤学》上发表。

医院设有徐汇院区、浦东院区两个院区，并与上海市质子重离子医院（复旦大学附属肿瘤医院质子重离子中心）高度融合、共同发展。截至2019年底，医院实际开放床位2000余张，设有头颈外科、乳腺外科、胸外科、胃外科、大肠外科、泌尿外科、胰腺外科、肝脏外科、神经外科、骨软组织外科、肿瘤妇科、肿瘤内科、放射治疗中心、中西医结合科、综合治疗科、麻醉科、介入治疗科、病理科、药剂科、检验科、内镜科、超声诊断科、放射诊断科、核医学科、心肺功能科、营养科26个临床医技科室。

医院有国家教育部重点学科2个（肿瘤学、病理学）、国家临床重点专科3个（肿瘤科、病理科、中西医结合科），卫生部临床重点学科3个（乳腺癌、放射治疗、病理学）、教育部创新团队1个（乳腺癌的基础和临床研究）、上海市临床医学中心3个（肿瘤学、肿瘤放射治疗、乳腺癌）、上海市重中之重临床医学中心1个（上海市恶性肿瘤临床医学中心）、上海市重中之重临床重点学科1个（胸外科）、上海卫生重点学科1个（病理学）、上海市临床重点专科项目5个（肿瘤学、病理学、放射治疗学、妇科肿瘤学、胸部肿瘤学），同时也是上海市病理质控中心、放射治疗质控中心、肿瘤化疗质控中心和上海市抗癌协会挂靠单位。设有国家药物临床试验机构，拥有上海市乳腺肿瘤重点实验室、上海市病理诊断临床医学研究中心、上海市分子影像探针工程技术研究中心、上海市肿瘤疾病人工智能工程技术研究中心、上海市胰腺肿瘤研究所和上海市泌尿肿瘤研究所，以及复旦大学肿瘤研究所、复旦大学病理研究所、复旦大学乳腺癌研究所、复旦大学胰腺癌研究所、复旦大学大肠癌诊治中心、复旦大学鼻咽癌诊治中心、复旦大学前列腺肿瘤诊治研究中心、复旦大学甲状腺肿瘤诊治研究中心、复旦大学附属肿瘤医院肺癌防治中心、复旦大学生物医学影像研究中心、复旦大学附属肿瘤医院恶性黑色素瘤防治中心、复旦大学胸部肿瘤研究所等科研机构，成立王红阳院士工作站，新建复旦大学附属肿瘤医院精准肿瘤中心，继续推进国家疑难病症诊治能力提升工程项目。主办《中国癌症杂志》、《肿瘤影像学》、英文版《Journal of Radiation Oncology》、英文版《Precision Cancer Medicine》4本学术期刊，以及《抗癌》科普杂志。

全年共获得科研项目258项，立项金额首次突破1亿元；共发表SCI 483篇，总影响因子2194分，其中29篇影响因子≥10分；国家自然科学基金立项项目数与经费数再创新高，全年共获得项目资助87项，直接经费4829万元，其中重大研究计划重点支持项目2项，重点项目4项，重点国际合作项目1项。牵头获得科技部“重大新药创制”国家科技重大专项1项；荣获2018年度上海市科技进步一等奖1项、上海市自然科学奖一等奖1项，1人荣获“上海市十大科技精英”提名奖；荣获中国抗癌协会科技奖一等奖。医院2019年共招收硕士研究生56名，博士研究生84名，博士后20名；毕业硕士54名，博士55名；规培招录85名，结业79名。

2018年12月4日，被国家卫健委公布为首批肿瘤多学科诊疗试点医院。

2020年9月，上海市委、市政府决定，授予其“上海市抗击新冠肺炎疫情先进集体”称号。

上海市东安路270号。