Die Forschung der Klinik für Strahlentherapie und Radio-Onkologie gliedert sich in drei Bereiche: klinische Studien, Forschung der medizinischen Physik und Grundlagenforschung. Die experimentelle Grundlagenforschung ist im Institut für Molekulare Onkologie, Strahlenbiologie und Experimentelle Strahlentherapie (IMOSES) gebündelt.