北京大學國際癌症研究院緊密圍繞國家科技創新和癌症防治的重大需求，布局前沿探索、轉化套用和臨床診療，與牛津大學等世界一流院校合作，形成全鏈條醫藥創新群體。重點布局七個方向：
腫瘤生物學：套用現代分子生物學和細胞生物學方法，研究腫瘤的分化、增殖、轉移、耐藥等相關行為的分子機制，從整體和動態的角度探討相關分子在腫瘤組織中的表達規律、生物學功能和網路調控。
臨床腫瘤學：依託北京大學腫瘤醫院等附屬醫院的豐富臨床資源，利用基礎研究實力雄厚等優勢，探索各系統常見腫瘤的診斷和治療方法，參與制定常見腫瘤的臨床診療指南，提高癌症的研究和臨床診治水平。
腫瘤免疫學：利用免疫學的理論和方法，研究腫瘤的抗原性、機體的免疫功能與腫瘤發生、發展的相互關係，機體對腫瘤的免疫應答及其抗腫瘤免疫的機制、腫瘤的免疫診斷和免疫防治，從而促進免疫學基礎研究與腫瘤研究診療的相互交叉融合。
腫瘤藥學：依託北京大學天然藥物及仿生藥物國家重點實驗室、藥學院等單位，整合北京大學臨床醫院GCP藥物臨床試驗基地和臨床研究所的相關資源，研究抗腫瘤藥物的藥理作用和耐藥機制，開發新型抗腫瘤藥。
血液腫瘤學：依託北京大學人民醫院的血液病研究所，整合各附屬醫院的相關科研和臨床資源，結合基礎研究領域的基因組學研究，探索血液腫瘤的發病機制，制訂血液腫瘤的診治指南，提高北京大學血液腫瘤的科研和診療水平。
腫瘤流行病學：利用公共衛生學院的統計學優勢和附屬醫院豐富的臨床資源，進行腫瘤流行病學研究，為腫瘤的早期預防和早期篩查提供依據。
腫瘤新技術：利用多學科協同的腫瘤診療新技術以及面向未來的基因診斷技術，通過多學科的交叉、協作和融合，提高腫瘤的研究與診斷水平。
