La Direzione Scientifica promuove e coordina l’attività di ricerca scientifica dell’Istituto e ne gestisce il relativo budget, concordato annualmente con il Direttore Generale sulla base del bilancio approvato e degli indirizzi del Consiglio di Amministrazione.

La sua funzione principale è quella di promuovere e coordinare le linee strategiche e programmatiche di ricerca, sulla base degli indirizzi dettati dal Ministero della Salute e tenendo conto della programmazione della ricerca scientifica.

La Direzione Scientifica coordina i due dipartimenti di ricerca, il Dipartimento di Oncologia Sperimentale, la cui mission è quella di integrare le capacità di ricerca genetica, immunologica, farmacologica e biologica in un'attività coordinata e sinergica, e il Dipartimento di Epidemiologia e Data Science, la cui mission è quella di arricchire la ricerca epidemiologica e biostatistica con nuovi approcci bioinformatici, in grado di interpretare i "big data" generati da studi “omici” attraverso modelli computazionali.

La Direzione Scientifica organizza le proprie attività all'interno di tre Strutture Semplici: s.s. Clinical Trials Center per il coordinamento e la gestione degli studi clinici, s.s. Trasferimento Tecnologico (TTO), per la gestione degli aspetti legali e contrattuali della ricerca e dei diritti di proprietà intellettuale che ne derivano, e la s.s. Grant Office e Servizi alla Ricerca, che riunisce in sè le funzioni di Grant Office, Segreteria tecnico-scientifica del Comitato Etico Territoriale, Biblioteca Scientifica e Segreteria editoriale della rivista “Tumori Journal”.

L’Ufficio coordinamento e servizi e la Segreteria di Direzione completano l'organizzazione della gestione delle funzioni amministrative e di coordinamento.