中心实验室分子检测平台组建于2009年，在此基础上，2012年经辽宁省科技厅批准成立辽宁省肿瘤分子靶标重点实验室。科室现有工作人员33人，其中高级职称8人，中级及以下职称25人；博士后2人，博士12人，硕士9人。
自成立以来，科室着眼于基础科研与临床相结合，立足于肿瘤精准诊疗分子基础，在肿瘤早期诊断、个体化治疗、疗效评估、预后与复发监测等方面开展了一系列工作，相继开展一百多项指南推荐的分子检测项目，为临床医生和患者提供准确、全面的分子信息。近年来，已建立NGS测序、循环肿瘤细胞检测、荧光定量PCR、荧光原位杂交（FISH）、Sanger测序五个技术平台，拥有NGS测序仪Illumina Miseq、DA8600，荧光定量PCR仪（Roche 480 Ⅱ），ABI 3130测序仪，CellSearch循环肿瘤细胞检测仪，荧光显微镜等先进仪器设备，总价值2000余万元，能检测分析目前所有基因改变类型，如突变、扩增、融合等。从2014年国家开展第一届HER2检测室间质评开始，科室就积极参加每年各项分子检测室间质评和能力验证，均取得良好的成绩。
科室十分注重科研，主持及在研国家级、省市级等各项课题11项，科研经费累计137万元，累计发表SCI论文近20篇，获批实用新型专利6项。
