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几个世纪以来，医生都是根据人体解剖来进行专业治疗的，因为他们认为身体的每部分都代表着一个独立的系统。在现代，放射学等专业出现了创新技术。由于生物学和遗传技术的进步，肿瘤学得以诞生。
1953年，当时James Watson和Francis Crick发现了DNA（脱氧核糖核酸）的分子结构，分子生物学时代开始于此。他们发现DNA分子由两条互补链组成，像双螺旋一样缠绕在一起，他们认为这种结构使DNA分子能够自我复制和修复。
DNA储存用于制造蛋白质的信息，每种特定类型的蛋白质都会产生一种特定类型的身体设计。当一个基因受损时，DNA利用互补链指导自我修复。
当一个细跑分裂时，子细胞会得到相同的DNA拷贝，这十分重要。DNA分子在细胞分裂前会进行自我复制。在复制过程中，双螺旋DNA分子分裂成两个单螺旋，然后这两个单螺旋通过完成互补链变成两个相同的双螺旋DNA分子。
解决DNA的结构问题是本世纪最伟大的科学成就之一。这使得生物学变成了一门动态的实验科学，定义了我们的身体如何发挥功能，这样我们就可以研发新的疾病疗法。
1957年，英国医学研究者Alick Isaacs和瑞士病毒学家lean Lindenmann在对鸡蛋进行病毒实验时做了一项有趣的观察。在实验中，他们使用酸浴来杀死鸡蛋中的病毒。接下来，他们将死病毒放入另一个鸡蛋中，并在鸡蛋中加入活病毒，然而活病毒没有生长。他们认为这种无害的死病毒一定产生了一种抑制病毒感染的蛋白质，并称此为蛋白质干扰素IFN。
起初，科学家们认为只有一种干扰素蛋白，但后来的研究表明干扰素蛋白有许多种。研究还表明，这些蛋白质在调节细胞功能方面发挥着多种作用。它们属于一组更广泛的信号分子，称为细胞因子，能够调节免疫和炎症。
在发现干扰素50年后，干扰素药物成为了价值数十亿美元的产业。医生使用这些药物治疗病毒性疾病，如肝炎、癌症和多发性硬化症。
胸腺位于心脏上方的颈部。几十年来，科学家们一直认为胸腺在青春期之后没有任何重要作用。1961年，澳大利亚免疫学家Jacques Miller证明，他可以通过移除小鼠的胸腺来使小鼠的免疫系统无效。在他的实验中，他发现没有胸腺的老鼠缺少一组特定的白细胞，他称这些血细胞为T细胞。
1910年，纽约洛克菲勒研究所（Rockefeller Institute）的科学家Francis Peyton Rous（弗朗西斯•佩顿•劳斯）发现，他能够将一只鸡身上的恶性肿瘤转移到另一只鸡身上，方法是将健康的鸡暴露在肿瘤细胞提取液中。他得出结论：癌症是由病毒传播的。
这一发现引发了更多对癌症病毒的疯狂研究。然而，在接下来的20年里，科学家们未能发现能导致人类癌症的病毒，因此他们当时不相信弗朗西斯的发现。
1958年，一位名叫Denis Burkitt的爱尔兰外科医生在非洲儿童中发现了一种恶性淋巴瘤。他发现，20%的病例是由病毒感染引起的，所有患者都有疟疾史，疟疾削弱了免疫系统。之后，其他癌症病毒的发现也随之而来。
这些发现帮助劳斯获得了迟来的1966年诺贝尔奖。劳斯发现的这种病毒现在被称为劳斯肉瘤病毒（RSV）。
20世纪70年代初，科学家们在一种被称为基因剪接的基因工程技术上取得了重大进展。基因剪接指的是科学家将一个生物体的DNA剪切下来，然后从另一个生物体中插入一个基因，从而产生一个合成DNA分子。斯坦福大学（Stanford University）的Paul Berg利用基因剪接技术，合成了一种含有DNA的分子，该分子的三种来源分别是一种名为兰达噬菌体的细菌病毒、大肠杆菌（E.coli）和一种猴子病毒。
这项技术引起了人们的担忧，他们担心科学家们会滥用新生物科学的力量。为了解决这些担忧，Berg和他的团队在1973年1月召开了一次会议（艾斯洛玛尔I）。会议上表达了一些担忧，导致科学家们要求美国国家科学院成立一个委员会来调查这项新技术。1974年，该委员会发布了一份报告，呼吁在全球范围内暂停可能产生新耐细菌菌株或与致癌动物病毒DNA杂交的危险实验，这一行为是前所未有的。
该报告使得1975年2月召开了第二次会议（艾斯洛玛尔Ⅱ）。Berg和他的同事在会议上公开他们的讨论，这为政府当局监督基因重组的研究和临床应用铺平了道路。会议期间制定了指导方针之后，科学家们继续他们的研究。两年内，生物技术公司推出了第一批基因工程药物。
衰老和癌症都涉及控制细胞生长的机制。随着年龄的增长，细胞失去了复制能力，进而引发炎症。因此，我们的免疫系统对病毒感染和基因突变的反应较差，所以老年人更容易感染传染病和癌症。