1861年英军在津建立军医院，为医院前身，后相继改建为英国伦敦会施医院、马大夫纪念医院。解放后，更名为天津市立人民医院。1952年金显宅教授在医院建立新中国第一个肿瘤科，后发展成为肿瘤专科医院。1986年定名为天津市肿瘤医院，1987年迁入现址，1997年增名天津医科大学附属肿瘤医院。

目前医院占地面积6.9万平方米，建筑面积20万平方米。现有职工1911人，其中高级专业技术人才279人。拥有中国工程院院士1人，国家教育部长江学者奖励计划特聘教授1人、讲座教授3人，国家卫生部、人事部有突出贡献中青年专家 3 名，享受国务院政府特贴专家15人，国家自然科学基金委杰出青年基金获得者1人，新世纪百千万人才工程国家级人选1人,国家教育部优秀新世纪人才5人。博士生导师 36名，硕士生导师 73名。

医院专业分工细，覆盖病种齐全，设有43个临床医技科室，9个基础研究科室，开放病床2000余张。2012年门诊量73万人次，住院7万人次,手术 2.3万例，均居国内肿瘤专科医院前列。医院在乳腺癌、肺癌、肝癌、胃癌、大肠癌、食管癌、骨与软组织肿瘤、头颈部肿瘤、泌尿生殖系肿瘤、血液淋巴系统肿瘤的诊断与治疗上，具有明显的特色和优势。拥有手术、放疗、化疗、介入、免疫、基因生物及中医中药等肿瘤诊断和治疗方法，并以外科技术优势著称于国内外。现拥有胸外科、护理学科两个国家临床重点专科，天津乳腺癌防治研究中心、天津市医学生物技术应用研究中心、天津市肺癌诊治中心、天津市医学影像中心、天津医科大学肿瘤病理会诊中心五个市级临床诊治研究中心，以及天津市肿瘤性疾病质控中心、天津市病理质控中心、天津市护理质控中心三个市级质控中心。

医院肿瘤学科是国家重点学科，国家“211工程”重点建设学科。流行病与卫生统计学、生物治疗学是天津市重点学科。拥有乳腺癌防治教育部重点实验室、 “中国女性乳腺癌发生转移机制及防治研究”国家教育部创新团队、“常见恶性肿瘤预防研究”国家教育部创新团队、国家临床药物试验机构、卫生部临床药师培训试点基地、天津市肿瘤防治重点实验室。国家一级核心刊物《中国肿瘤临床》、国家一级学会中国抗癌协会总部均挂靠在该院。