中南大学肿瘤研究所成立于1989年6月，首任所长为中国科学院院士姚开泰，副所长为李桂源和陶正德，1994年起曹亚任副所长。2005-2014年6月李桂源教授任所长，现任所长为熊炜教授。肿瘤研究所前身为我国著名病理学家潘世宬教授1978年在湖南医学院病理生理学教研室组建的肿瘤研究室，1984年肿瘤研究室正式从病生教研室独立出来，主要职工包括潘世宬、姚开泰、孙去病、胡有秋、周宝泰、杨映辉、文东生、黄季良、李桂源、陈主初、曹亚、李小玲等，研究室主任为潘世宬教授，主要从事鼻咽癌为主的恶性肿瘤病因和癌变机制研究。1989年建所至今，目前有七个研究室，包括肿瘤分子生物研究室、肿瘤分子遗传研究室、肿瘤免疫研究室、肿瘤细胞生物室、肿瘤侵袭与转移研究室、肿瘤分子病理研究室和肿瘤分子表观遗研究室。
       在肿瘤研究所的平台建设和学科发展过程中，肿瘤研究所1977年和1981年分别获得硕士和博士学位授予权，1990年被批准为病理学与病理生理学国家重点学科，1991年建立基础医学博士后流动站，1994年批准为中华人民共和国卫生部癌变原理重点实验室，2000年批准为中华人民共和国教育部癌变与侵袭原理重点实验室、长江学者特聘教授岗位，2001年与北京大学以同类学科并列第一的优势再次被批准为病理学与病理生理学国家重点学科，2005年以优异的成绩通过国家验收，2006年获国家外专局和教育部资助建立癌变与侵袭原理国家创新引智基地， 2016年获得滚动支持；现为国家“211”、“985”及“双一流”重点建设学科。
       该团队现拥有固定编制人员32人，其中研究人员24人，包括正高16人、副高5人。通过长期的历练、人才培养和引进，形成了一支结构合理的高水平研究梯队。有国家人事部 “有突出贡献的中青年专家”2人，卫生部“有突出贡献的科技专家”3人，国务院学位委员会和国家教委“突出贡献的中国博士及硕士”各1人，国家重大科学研究计划“首席科学家”1人、全国优秀科技工作者1人，新世纪优秀人才7人；在青年骨干教师中，有2人获得教育部霍英东青年教师奖，2人获得霍英东青年教师基金资助，3人入选了“湖南省学科学术带头人培养对象”，3人入选湖南省“121”人才工程第一、第二、第三层次人选，1人入选湖南省高层次卫生人才“225”工程首批培养对象、7人获得“湖南省杰出青年基金”资助，3人获得“湖南省青年科技奖”，6位青年教师获得了“湖南省青年骨干教师培养对象”荣誉称号，2人获得中南大学升华学者计划特聘教授，3人获得中南大学育英计划，1人获得湖南省百人计划，1人获得湖湘高层次创新人才，2人获得中南大学创新驱动计划，1人获得中南大学理工医战略先导项目，以此形成的学术团队获得2010年度湖南省自然科学创新群体基金的资助。该研究队伍在国内外具有较高的学术知名度和影响力，目前主要学术带头人已成为我国肿瘤基础研究队伍的骨干，参与国家层面的重大科技活动，其科研方向与科学成就在国际上有较强的影响力。
       在我国著名病理生理学家潘世宬教授和姚开泰院士、孙去病教授等老一辈科学家以及李桂源、曹亚教授等为代表的中青年学术带头人带领下，经过二十余年的创业和发展，肿瘤研究所以人类鼻咽癌为主的多基因恶性肿瘤的病因及发病机制为明确而稳定的研究目标，在此基础上形成了“以鼻咽癌为主的多基因肿瘤‘组学’机制研究”、“EB病毒在鼻咽癌中的致瘤机制研究”、“肿瘤干细胞研究”、“非可控性炎症在恶性肿瘤发生发展机制研究”、“恶性肿瘤侵袭与转移的分子机制研究”和“基因工程抗体与肿瘤免疫治疗研究”等六个既有特色又相互联系的主要研究方向，形成了明显的学科优势和学术特色，研究工作已处于国际前沿并在国内处于领先地位。建所以来，发表科研论文785，其中SCI论文613篇，代表性研究论文发表在Advanced Science、Cancer Research、PNAS、Blood、Leukemia、Clinic Cancer Research、Microbiome、Cell Reports、Molecular Cancer、Oncogene、Theranostics、Journal of Virology等国际重要期刊；主编、主译教材和专著17本，参编60余本；申报国家发明专利105项，获得81项国家专利授权；获得省部级科研成果奖45项；获得（主持）国家级科研项目270项，总经费1.6亿元，包括国家重大科学研究计划首席项目、国家973、863项目、国家自然科学基金重点项目、国家自然科学基金海外杰出青年基金、国家自然科学基金与香港合作课题及国际科研基金（CMB）等项目。
       在基础设施和平台建设中，肿瘤研究所通过不断改善实验室环境、购置大型仪器设备、促进资源共享等措施来完善实验室建设，使实验室的硬件与软件条件逐步与国际接轨。现已建成了基因组、转录组、蛋白质组、流式细胞分析/分选、活细胞激光共聚焦、显微切割、组织微阵列制作及功能基因组学研究等系列平台，拥有各型仪器设备近7000万元，为高质量科研成果的产出奠定了坚实的基础。
       在高层次研究人才的培养中，肿瘤研究所通过浓厚的学术氛围和良好的培养条件，已形成良好的育人环境，培养了大批与国际接轨的医学博士、硕士等高级人才。有2人获得全国优秀博士论文奖，4人获得全国优秀博士论文提名奖，19人获得湖南省优秀博士论文奖，12人获得湖南省优秀硕士论文奖。目前有在读博士后4人，在读博士研究生58人，在读硕士研究生66人；2000年以来共出站博士后18人，毕业博士研究生220人、硕士研究生241人。同时，肿瘤研究所围绕学科研究方向开展多层次的国际合作和交流，积极利用海外人才优势和长期定点的国际合作，积极引进海外在肿瘤研究领域活跃的中青年学术带头人或优秀人才。近年来，先后有21位青年学术骨干学成归国；聘请了27名，海外知名专家担任本所客座教授，共同指导研究生培养和科研课题申报、参与学科发展方向等的重大决策和进行各种形式的学术交流，推动学科建设。
        为了更好的促进肿瘤基础与临床的结合以及医学基础科研的转化，本所已与中南大学湘雅医院、中南大学湘雅医学院附属肿瘤医院等进行了实质性合作，组建双PI，通过加强肿瘤标本库及临床资料数据库的建设、拓展转化医学研究平台、组建基础和临床紧密结合的研究团队，从而进一步丰富学科建设内涵，使实验室走内涵发展的道路，已成为我国医学科学研究、基础医学转化和高水平人才培养的重要基地和国际上具有重要影响力的科研单位。