科研创新成果丰硕。医院现有1个国家临床医学研究中心——放射与治疗(介入治疗)中心、1个国家自然科学基金委基础科学中心——泛血管介入复杂系统,7个省部级重点实验室、8个省部级工程(技术)研究中心、1个上海市协同创新中心、1个上海市专业技术服务平台、8个上海市研究所。近十年获得国家科技重大专项、重点研发计划、国家自然科学基金等国家级项目1000余项;2014年至今,发表SCI论文6000余篇,多个高质量研究成果刊登在Cell、Nature、Lancet Oncology等国际顶级期刊。2007年至今,授权专利近1300项,并大力推进医学创新落地转化,实现成果惠民。医院主办的英文期刊《临床癌症通报》(Clinical Cancer Bulletin)入选中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊。医院在2021年度中国医院科技量值(STEM)综合排名中位列全国第三,上海第一。