北京协和医院的放射治疗工作开始于二十世纪二十年代，是国内最早开始应用放射线治疗肿瘤的医院。二十世纪五十年代，我院放射科专门设有放射治疗组，形成了国内实力较强的放射肿瘤专业。1958年我院放射治疗的主要设备和人员参加组建医科院肿瘤医院。剩余人员继续开展工作。1985年成立了独立的放射治疗科，首任主任是周觉初教授；现任主任是张福泉教授，副主任是胡克教授。近十年来医院陆续投资上千万元，更新完善了放疗设备，使之达到了国内一流水平。
目前我院拥有五台直线加速器（Elekta Versa HD、Varian Halcyon、Varian Truebeam、TomoTherapy、Siemens ART），另有一台术中放疗设备（Mobetron）。定位设备有：核磁模拟定位机，常规模拟定位机，大孔径CT模拟定位机；有近距离后装治疗设备2台，立体定向治疗设备（X刀），射频热疗设备，有完善的质控设备体系。开展几乎所有放疗新技术，包括剂量引导下的自适应放疗（ART），螺旋断层治疗技术（TOMO），图像引导的放射治疗（IGRT），调强放疗技术（IMRT），三位适形放疗技术（3DCRT），多分次全身照射技术，X刀治疗技术，射野影像验证技术，三维近距离后装治疗技术，深部热疗技术等。科室有正教授4人，副教授4人，中级职称22人，初级29人。正式在职有医师18人，物理师10人，护师2人，技师和工程人员21人。每年治疗约4000例肿瘤和良性病患者。我科主要放疗特色：妇科肿瘤放疗，前列腺癌放疗，肺癌放疗，乳腺癌放疗，鼻咽癌调强放疗等。在国内率先开展宫颈癌及其他妇科肿瘤的调强放疗﹑三维近距离治疗和适应性放射治疗研究。多次获得医院医疗成果奖，其中宫颈癌的调强放疗研究获协和医院医疗成果一等奖。承担国自然、十三五等科研项目；是协和医学院肿瘤学博士和放射物理学硕士授予单位，已培养博士、硕士研究生30余名；承担着技师和物理师的临床教学工作，培养百余名技师和物理师。
为病人提供及时优质的治疗服务是协和放疗的宗旨，质量保证是放疗科的生命线。多年来，放疗科一直把严格的质量保证和质量管理放在首位，制定了严格的系统的质量保证体系，从病人治疗前定位、治疗计划设计、治疗剂量审核、定位验证、治疗验证等均有细致严格的程序。特别是对放疗的治疗设备和定位设备坚持日检，周检，月检和年检，设备安全、剂量和机械精度均达到了国际先进水平，成为国内为数不多的坚持每日进行剂量检测的医院，保证了治疗的安全和准确。