Патологоанатомическое отделение основано в 1961 г., как часть Института рентгенорадиологии для решения задач по морфологической диагностики опухолей человека. Морфологические проблемы, связанные с влиянием ионизирующей радиации на различные органы и системы, разрабатывались в институте с 1929 г., когда был организован отдел экспериментальной патологии, возглавляемый академиком РАМН Б.Н.Могильницким. В 1961 г. экспериментальный отдел был переименован в патоморфологический отдел с прозектурой. Впервые в мире сотрудниками отдела под его руководством проводились экспериментальные исследования по изучению воздействия облучения на центральную и периферическую нервную системы. Серия работ была посвящена изучению влияния на организм комбинированных методов рентгенотерапии, а именно, применения различных раздражителей (соли металлов, продукты гидролиза белков, гормональные препараты и др.) в комбинации с рентгеновскими лучами. Это позволило уменьшить дозы облучения при применении неспецифических раздражителей, получая при этом такой же клинический эффект, что и при применении больших доз рентгеновского облучения. Следующие этапы научных исследований - изучение явления радиосенсибилизации, проявлений лучевой болезни, эффектов разных видов лучевой терапии на опухолевый процесс и окружающие опухоль здоровые ткани.
В конце ХХ века проводимые научные исследования решали вопросы морфологической диагностики опухолей и опухолеподобных процессов в бронхах, легких, средостении, молочных железах, желудочно-кишечном тракте, лимфоидной ткани, мочеполовой системе и т.д. При этом в опухолях всех локализаций исследовались особенности терапевтического патоморфоза при различных видах лучевого, химиотерапевтического и комплексного лечения.
Отделение решает практические задачи по морфологической диагностики опухолей человека.
Проводится гистологическая, иммуноморфологическая и цитогенетическая диагностика опухолей человека, опредление маркеров прогноза и белков-мишеней химиотерапии на основе исследования материала биопсий. Исследуется биопсийный, операционный и консультативный (из других лечебных учреждений РФ) материал
Производятся патологоанатомические исследование тел умерших больных в целях анализа осложнений и причин смерти в исходе хирургического и комплексного лечения опухолей человека.
Отделение оснащено комплексом аппаратов для обработки тканей человека в целях приготовления гистологических препаратов, аппаратом «Bond Max» для автоматического иммуногистохимического исследования тканей и проведения гибридизации in situ, системой цифровой фиксации результатов гистологического и иммуногистохимического исследования. Имеется криостатный аппарат для производства срочных (интраоперационных) исследований тканей человека.
Протоколы и методы исследования соответствуют стандарту патологоанатомических исследований биопсийного, операционного материала и производства патологоанатомических вскрытий.