Организационная структура РНПЦ ОМР им. Н.Н. Александрова включает более 30 структурных подразделений, объединённых в клинический, диагностический, научный и административный блоки.
Отделения: хирургии опухолей головы и шеи; торакальной онкохирургии; онкогинекологии; онкоурологии; химиотерапии; лучевой терапии; паллиативной помощи; радионуклидной терапии.
Патологоанатомическое отделение с иммуногистохимической лабораторией; отделение радионуклидной диагностики (ПЭТ/КТ, ОФЭКТ/КТ); отделение лучевой диагностики (КТ, МРТ); эндоскопическое отделение; клинико-диагностическая лаборатория.
Лаборатория биохимии и молекулярной онкологии; лаборатория иммунологии опухолей; лаборатория генной диагностики; лаборатория радиобиологии; научно-исследовательская лаборатория ядерной медицины.
Подготовка и повышение квалификации специалистов.
Лекарственное обеспечение центра.
Планово-экономический отдел; отдел кадров; юридическая служба; бухгалтерия; отдел материально-технического обеспечения; отдел информационных технологий; административно-хозяйственная часть.