医院始建于1985年，原为广州市肿瘤医院。2000年，在广州医学院（现更名为广州医科大学）时任校长的钟南山院士亲自对广州市肿瘤医院进行考察，将肿瘤医院纳为“广州医学院临床肿瘤研究中心”。2006年1月，广州市政府正式将广州市肿瘤医院划归广州医学院，自此医院正式成为广州医学院直属附属医院。2013年，随着广州医学院升格为广州医科大学，医院再次更名为广州医科大学附属肿瘤医院。2015年底，医院成为全国首批通过新的三甲评审标准的肿瘤专科医院，跻身于华南地区一流肿瘤专科医院之列。
医院坚持以国家深化医疗卫生体制改革方针政策为导向，围绕学 校高水平大学建设任务，以学科建设为核心，以人才汇聚为根本，以质量与安全为基础，以精细化管理为抓手，促进医、教、研全面发展。
目前,医院开放床位数1000余张，2018年出院病人4万人次，平均住院日8天。几十年来，医院紧跟国际肿瘤学科发展的趋势，临床学科全面推行单病种分科，内科、外科、放疗科全面完成了亚专业方向的划分。医院目前拥有25个临床专科、13个医技科室，在岗在职1150人，其中高级职称206名，博士生导师39人，硕士生导师82人。医师队伍中博士以上学历占23%，硕士以上学历达到78%，形成一支年轻化、具备国际化视野与知识结构的高水平专家队伍。
医院先后引进PET-CT、3.0T核磁共振、容积调强等直线加速器5台、能谱CT、SPECT-CT、大孔径CT等一系列高精尖医疗设备。
医院还承担广州市肿瘤研究所、广州医科大学肿瘤研究所建设任务，成功创建广州市转化医学重点实验室，并建立肿瘤分子检测中心等专业实验室和肿瘤生物资源库，形成具有自身特色的高水平肿瘤基础和临床研究平台、转化医学创新平台。
经过三十余年的风雨淬炼，医院成为国家住院医师规范化培训基地，是国家食品药品监督局认定的药物临床试验机构（GCP）,先后获“广东省医用辐射安全放心示范单位”，国家卫计委“改善服务创新医院”“医疗扶贫贡献奖”“扶贫榜样奖”，广东省卫计委、广州市卫计委“广东省健康促进示范医院”等荣誉称号。
