В 1964 году был открыт кабинет рентгенологии, в последующем было организовано отделение рентгенологии. Традиции, заложенные в те годы, поддерживаются по сегодняшний день. В 2007 году к отделению рентгенологии были присоединены кабинеты ультразвуковой диагностики, и отделение было переименовано в отделение лучевой диагностики.
В отделении работают грамотные специалисты (рентгенологи и сонологи), которые прошли обучение в Казахстане и зарубежных странах, таких как Россия, Япония, Корея.
Отделение оснащено современным оборудованием, включающим в себя рентген-диагностический аппарат Toshiba, компьютерный томограф Siemens, магнитно-резонансный томограф Siemens, многофункциональные ультразвуковые аппараты Toshiba и Philips, цифровой маммограф Siemens. В 2018 году отделение получило новый цифровой рентген-аппарат General Electric.
Компьютерный томограф был подарен правительством Кореи, рентген-диагностический аппарат подарен Правительством Японии.
Врачами отделения выполняются все методы лучевой и ультразвуковой диагностики.
Согласно приказу Министра здравоохранения Республики Казахстан от 25 декабря 2017 года № 995 «О внесении изменений и дополнения в приказ исполняющего обязанности Министра здравоохранения Республики Казахстан от 10 ноября 2009 года № 685 «Об утверждении Правил проведения профилактических медицинских осмотров целевых групп населения» в онкологическом центре проводится скрининговая программа обследования молочных желез женщинам с целью выявления ранних раков, кроме того проводится «вторая читка» маммограмм.
Благодаря высокому уровню подготовки специалистов, современному оборудованию качество диагностики соответствует мировому стандарту.