昭和38年4月神奈川県立成人病センターとして発足し、主にがんを中心に高血圧症、糖尿病などの成人病を対象に診療を行ってきましたが、近時社会環境の変化と人口構造の高齢化で、三大成人病の増加傾向が目立つようになり、高度専門医療の重要性が高まってきました。
このため、神奈川県は県立病院整備拡充計画いわゆる「かもめ計画」を策定し、この中で成人病センターを県のがん治療の中枢的機関として位置づけ、昭和61年4月から神奈川県立がんセンターと改編し、悪性腫瘍の診断や進行癌の集学的治療を行っています。また、臨床研究所を付置し、がんの発生原因に関する基礎研究と併行し、臨床部門と緊密な連携のもとに、がんの診断方法、治療法の開発など臨床に直結した研究を行っています。
さらなる専門性を目指して、平成12年4月にICU病棟、無菌病棟、緩和ケア対応病棟を整備し、併せて一部の内科と外科の統合も含む診療科の再編を行いました。
その後、平成14年3月に緩和ケア病棟の運用を開始し、緩和ケアの本格実施をしています。