南沙院区将以精准医学和质子放疗为特色，打造高水平精准医学平台、精准放疗平台、肿瘤微创治疗平台、临床研究和协同创新平台。医院计划依托广州医科大学附属肿瘤医院构建的高水平免疫学专家团队、基因组研究团队、放射治疗团队和精准热灌注治疗团队，深入开展大数据、人工智能、影像组学、基因组学等引领的新技术、新方法的研究，进一步提高肿瘤精准治疗水平，为服务粤港澳大湾区以及国内外肿瘤患者作出积极努力。
南沙院区还将依托广州医科大学高水平大学建设引进的人才力量，结合广医附属肿瘤医院已建设的平台资源，按照“一所、五室、一基地”的规划打造国际化一流水平的研究机构。“一所”指广州医科大学肿瘤研究所(广州市肿瘤研究所)，“五室”指在肿瘤研究所平台重点建设肿瘤发生分子机理实验室、华南肿瘤生物治疗实验室、放射生物实验室、精准医学实验室、人工智能精准放疗技术实验室，“一基地”指建设临床研究试验基地。
