Centrum Onkologii-Instytut im. Marii Skłodowskiej-Curie wraz z Oddziałami w Krakowie i Gliwicach prowadzi badania nad przyczynami i mechanizmami rozwoju chorób nowotworowych, a także badania wdrożeniowo-rozwojowe dotyczące wszystkich aspektów zwalczania chorób nowotworowych, w tym wieloośrodkowe prospektywne badania kliniczne dotyczące oceny wartości leczenia skojarzonego i uzupełniającego oraz jakości życia chorych na nowotwory, jak również badania z zakresu epidemiologii i epidemiologii molekularnej nowotworów. Jest także wiodącą placówką w zakresie udoskonalania już istniejących i rozwoju nowych metod chirurgii, radioterapii i chemioterapii.

Centrum Onkologii prowadzi Krajowy i Warszawski Rejestr Nowotworów Złośliwych oraz rejestry GIST i nowotworów kości.