胸部放疗一病区源于1971年始建的放疗科。于1997年定名为放疗一病区，于2010年改名为放疗三病区，后于2020年更名为胸部放疗一病区，首任家长由陈延条主任担任。陈延条主任是放疗科创始人之一，也是山东放疗事业的开拓者，对山东省肿瘤医院放疗科的建立与发展做出了突出贡献。2001年起，胸部放疗一病区家长由前放疗科主任李建彬研究员兼任。李建彬主任是山东大学教授，博士生导师，山东省有突出贡献的中青年专家，山东省创新团队核心成员，中国医师奖获得者。科室现有医护人员23人，开放床位61张。2022年起，由刘希军副主任主持工作。

胸部放疗一病区精于包括肺癌、食管癌、乳腺癌在内的胸部肿瘤放射治疗，在影像引导胸部肿瘤精准放疗方面颇有建树。规范实施肿瘤常规放疗、精准放疗和放化疗综合治疗，开展多种肿瘤的立体定向放疗、适形调强放疗、影像引导放疗、组学引导放疗等代表当今世界肿瘤放疗先进水平的精准放疗技术。

胸部放疗一病区系全省卫生系统质量品牌科室，山东省医学科学院肿瘤精确放疗特色专科，山东省卫生厅“两好一满意”示范集体，山东省优质护理示范病房，山东省肿瘤医院先进科室，山东省肿瘤医院标准化建设先进集体。全科医护人员始终坚持患者利益至上，全心全意为患者服务，崇尚品德，精于诊治，人性化服务，规范化治疗，形成一个胸怀仁心、放眼世界、精诚团结、奋发有为的集体。

胸部放疗一病区科研实力雄厚，先后承担国家重点研发计划项目、国家自然基金项目、山东省重点研发计划项目和山东省自然基金项目近30项，先后获得国家科技进步奖、中华医学会科技成果奖、山东省科技进步奖、山东省自然科学学术创新奖、山东省医学科技成果奖、山东省医科院科技成果20余项，发表学术论文350余篇。