Zakłady naukowe, kliniczne i wspierające w NIO-PIB stanowią filar działalności Instytutu, łącząc badania, diagnostykę i opiekę nad pacjentem. Ich zakres obejmuje m.in. biologię nowotworów, immunoterapię, medycynę regeneracyjną, mikrobiologię, onkologię molekularną, a także rehabilitację onkologiczną.