Toiminnan keskiössä Tays Syöpäkeskuksessa on jatkuvasti kehittyvä ja yksilöllinen syövän hoito, jota tuetaan korkeatasoisella syöpätutkimuksella. Tavoitteena on tehostaa tutkimusyhteistyötä yliopiston tutkijoiden ja kliinisten asiantuntijoiden välillä. Näin monia tutkimuslöydöksiä voidaan hyödyntää potilastyössä mahdollisimman nopeasti ja tehokkaasti.
Tays Syöpäkeskuksen toimintaa ohjaa ohjausryhmä, joka muodostuu sen taustaorganisaatioiden edustajista. Kliinistä toimintaa kehittää ja yhdenmukaistaa kliininen työryhmä, jonka tehtävänä on toteuttaa ja edistää Pirkanmaan hyvinvointialueelle kuuluvia kliiniseen ja diagnostiseen kokonaisuuteen kuuluvia osa-alueita. Tieteellinen työryhmä toteuttaa toimintasuunnitelman mukaiset eritoten yliopistolle kuuluvia tutkimuksen kehittämiseen ja integrointiin kliiniseen työhön kuuluvia osa-alueita. Potilasnäkökulmaa ja osallisuutta toiminnan kehittämisessä edustaa Tays Syöpäkeskuksen potilasraati.