实验研究部成立于1984年9月，现有专职工作人员33人，其中，正高级专业技术人员4人，副高级专业技术人员9人；博士研究生15人，硕士研究生10人。科室实行首席研究员制度，组建以首席研究员为核心的多个学术团队，承担科研项目、新技术开发、成果转化、项目推广等科技活动。

目前，实验研究部拥有近4000平米的现代化研究实验室以及1500平米动物中心，配备包括激光共聚焦显微镜、飞行质谱、小动物辐照仪、纳米级超灵敏信号传导通路分析系统、流式细胞分选仪、细胞成像检测系统、肿瘤生物信息学分析平台、三维光切成像系统等国际领先科研设备。科室围绕肿瘤演进机制和诊疗策略，开展细胞生物学、分子生物学、免疫学、生物信息学实验研究。同时，科室已建立了获得国家人类遗传资源保藏行政许可的肿瘤生物样本库、符合万级洁净度基因检测实验室，以及PDX小鼠饲养繁殖中心等满足临床试验需求的平台。