1964年3月1日，华南肿瘤医院举行开院典礼，谢志光任肿瘤医院首任院长。

1964年3月4日，卫生部发文批准中山医学院肿瘤研究所成立，成为全国医学院校中第一个拥有科研编制的肿瘤所，梁伯强任肿瘤所首任所长。

1964年，肿瘤医院成立放射科、综合病区、头颈科、胸腹科、妇科。

1972年，华南肿瘤医院更名为中山医学院附属肿瘤医院。

1980年，中山医学院率先在全国高等医学院校本科生中开设了《肿瘤学》课程（必修课），次年招收了首批三年制肿瘤专科班，教学任务由肿瘤医院负责完成。

1982年2月，肿瘤学专业性学术期刊《癌症》杂志创刊，李振权任主编，并成立了我国第一个群众性防癌组织——广东省防癌协会，首创我国宣传和普及肿瘤防治“三早”知识的《防癌报》。

1983年，由李振权、潘启超、陈剑经主编的《鼻咽癌临床与实验研究》由广东科技出版社出版，该著作获第三届全国优秀科技图书一等奖。

1983年，内科被卫生部确定为我国首批“抗癌新药临床试验基地”。

1984年，引进首台全身CT（GE8800）机，开展CT诊断。

1985年，中山医学院易名为中山医科大学，中山医学院附属肿瘤医院相应更名为中山医科大学附属肿瘤医院，正式病床增加至500张，同时开设了200张简易病床。

1986年，我院获第三批肿瘤学博士学位授权点。

1987年，中山医科大学肿瘤防治中心成立，领导肿瘤医院和研究所，实现院所合一。

1992年，“广东省防癌协会”更名为“广东省抗癌协会”，管忠震任理事长。

1994年9月，我院通过省卫生厅、市卫生局组织的评审，成为广东省首家“三甲”专科医院。

1998年，我院在国内率先推出单病种首席专家负责制，制定与实施单病种综合治疗规范。

1999年，中心获广东省科技厅批准成立了广东省鼻咽癌诊治重点实验室。

2001年，中心通过国家科技部验收，正式挂牌成为全国首个“国家新药(抗肿瘤药物)临床试验研究基地”。

2002年11月，医疗科研大楼(现1号楼)落成。

2003年，中心与美国M.D.Anderson癌症中心签定缔结姊妹医院的协议。

2004年，获科技部立项批准建立“华南肿瘤学国家重点实验室”。

2005年，曾益新主任被评为中国科学院院士。

2006年，新药临床试验（GCP）中心获得国家新药临床试验机构的资格认定。

2008年，“华南肿瘤学国家重点实验室”通过科技部组织的专家组验收。

2009年，广东省委组织部宣布中心整体升格为副厅级建制。

2009年，亚洲最大的放疗中心正式落成并投入使用。

2011年，广东省交通医院整体移交给我中心，中心在该院区成立预防医学部。

2011年，中心第一次党员代表大会隆重召开，选举产生新一届中心党委会和纪委会，确定了中心“国内综合实力最强、国际一流的肿瘤学医教研基地”的发展目标。

2012年，获广东省机构编制委员会批准，中心设立直属事业单位广东省食管癌研究所。

2013年，中心新大楼正式开始使用，原东大楼为1号楼，原西大楼为2号楼。

2013年，由中山大学、复旦大学、北京协和医学院、北京生命科学研究所共同组建的肿瘤防治协同创新中心正式揭牌。

​2014年，中心主办的期刊 Chinese Journal of Cancer（2018年更名为 Cancer Communications，《癌症通讯》）被SCIE收录，将于2015年获得第一个影响因子（IF）。

2016年，广东省癌症中心在我中心成立揭牌。

2017年，中心成立骨与软组织科，补全所有专科。

2017年，中心喜获全国五一劳动奖状。

2018年，牵头组建的“肿瘤医学协同创新中心”获教育部认定为省部共建协同创新中心。

2019年，徐瑞华院长荣获全国五一劳动奖章。

2021年，黄埔院区正式启用。

2022年，中山大学附属肿瘤医院甘肃医院（国家肿瘤区域医疗中心）授牌仪式和开工奠基仪式在甘肃省兰州市先后举行。

2023年，马骏教授被评为中国科学院院士。

2023年，由天河区与中山大学共建的中山大学肿瘤医学科学中心（天河院区）开工仪式在天河区举行。

2023年，华南恶性肿瘤防治全国重点实验室顺利通过重组，更名华南恶性肿瘤防治全国重点实验室。