В 1953 году Государственный онкологический институт им. Герцена провел в Тамбове сессию ученого медицинского совета, и тогда было построено здание, в котором разместились пансионат и лаборатории диспансера. Со временем учреждение расширялось, появлялось оборудование и открывались новые отделения. В 2007 году был построен и запущен в эксплуатацию новый хирургический корпус. Появилось отделение химиотерапии, кабинет ультразвуковой диагностики, 16-срезовый компьютерный томограф. В рамках Национальной онкопрограммы в 2012 году был введен в эксплуатацию лучевой корпус с каньоном, проведено масштабное переоснащение учреждения современным диагностическим и лечебным оборудованием. Прошла глобальная модернизация клинико-цитологической лаборатории диспансера. А уникальный автоматический цитологический анализатор позволяет выявить раннюю стадию рака шейки матки у женщин. Сегодня в состав областного онкодиспансера входят поликлиническое отделение на 300 посещений в смену, отделение радиотерапевтического лечения на 60 мест, онкогинекологическое отделение на 30 мест, два отделения хирургического профиля по 40 мест (абдоминальной хирургии и опухолей головы, шеи и молочной железы), реанимация, химиотерапевтическое отделение на 43 места, отделения радионуклидной и лучевой диагностики.
В диспансере работают 68 врачей и 130 медсестер. Действует кафедра онкологии, объединенная с анатомией и оперативной хирургией. Проводятся все операции при раке молочной железы, раке гортани, слизистой полости рта, нижней и верхней челюсти и другие. Выполняются все виды операций при раке желудка, раке пищевода, легкого, раке толстого кишечника и прямой кишки. В онкогинекологии производятся все основные виды при раке шейки матки и придатков. В отделении химиотерапии опухолей осуществляется лекарственное лечение злокачественных образований. В радиотерапевтическом отделении используются все современные методики лучевого лечения, включая технологию IMRT. В поликлиническом отделении ведется прием врачами-онкологами, маммологом, онкогинекологом, лор-онкологом, онкоурологом, проводятся амбулаторные операции при предраковых заболеваниях, электрокоагуляция новообразований, криотерапия. Для обследования сельского населения на местах в онкодиспансере имеется мобильный маммографический комплекс. Диспансер ведет большую санитарно-просветительскую работу, выездную работу с поездом «Забота». По словам главного врача учреждения Владимира Милованова, показатель смертности от онкозаболеваний в области остается одним из самых низких в РФ. Это объясняется проведением диспансеризации и ростом онкологической настороженности среди врачей и населения.