北京儿童医院肿瘤外科专业于上世纪70年代在张金哲院士亲自指导下成立，是国内最早开展儿童肿瘤研究，并成立肿瘤专业建制的儿科中心。中心在几十年临床诊疗经验的基础上，参考国际最新诊断标准和治疗方案，制定了适合中国实际的小儿肿瘤诊疗常规，已经在临床推广使用，肿瘤分期及治疗方案得到统一及规范化。现有高级职称4人，硕士生导师2人。博士3人、硕士6人。病房设有手术病床14张，实体瘤化疗门诊设有病床及治疗椅8张。手术例数和病种位于全国之首，在小儿肿瘤的临床治疗方面始终走在全国前列。
　　科室最早由郭哲仁教授主持工作，主要从事儿童巨大肿瘤的手术切除，并与美国合作开展复合细菌毒素提取物治疗儿童恶性肿瘤的研究，在当时很有影响，当年建立的肿瘤实验室一直延续至九十年代末，后由于全院实验室优化组合而取消。
　　1980年代末至1990年代初，由曾任中国抗癌协会儿童肿瘤专业委员会副主任委员和北京抗癌协会儿童肿瘤专业委员会主任委员的李家驹教授负责，这一时期，科室对大多数儿童肿瘤的手术治疗取得了稳定的效果，手术成功率明显提高，同时开展了儿童肿瘤的化疗并取得了初步的疗效。
　　1990年代末至2000年代初，现任中国抗癌协会儿童肿瘤专业委员会委员和北京抗癌协会儿童肿瘤专业委员会主任委员的祝秀丹主任从美国学习访问归来主持工作，开始了国际标准化的儿童肿瘤化疗，儿童肿瘤综合治疗的模式开始完善。
　　目前，科室全面工作由国际小儿肿瘤外科学会委员，中华医学会小儿外科学分会委员及肿瘤学组副组长、中国抗癌协会小儿肿瘤专业委员会副主任委员、小儿肿瘤青年委员会主任委员、王焕民主任医师主持，开展了微波刀小儿肝肿瘤无血手术和复杂神经母细胞瘤切除的研究，使得这两个儿童肿瘤治疗的难点得以有效解决。同时开展了国际标准的神经母细胞瘤分子生物学分析和危险分组。
　　张金哲院士十分重视小儿肿瘤的研究，一直定期参加肿瘤专业的查房和疑难病例讨论，并带领肿瘤专业申报并获得了北京市重点扶植学科项目《儿童实体瘤临床治疗及相关基础研究》，王焕民主任也同期获得医院的项目支持开展《小儿神经母细胞瘤的临床研究》。2010年，王焕民主任开始承担国家卫生计生委重大专项课题《免疫放射靶向治疗在小儿复杂难治恶性肿瘤的应用研究》。2012年开始承担中国工程院咨询课题《中国儿童恶性肿瘤4P医学研究》，分两期实施。　2013承担国家自然科学基金软课题《中国儿童恶性肿瘤4P医学模式的研究(预防性模式、参与性模式》。2013年，与国内多中心共同承担国家“十二五”科技支撑计划课题《小儿肝脏肿瘤手术治疗临床决策系统开发》。2014年，承担中国工程院重点咨询项目《建立中国儿童恶性肿瘤救治体系》重大专项研究。目前可支配科研经费逾200万元。
　　科室建立了儿童恶性肿瘤组织和血液标本库，库存标本超过了1000例份，2014年初纳入北京儿童医院样本库统一规范管理。
目前已与美国著名儿童肿瘤中心St. Jude Children’s Research Hospital 、日本千叶大学儿童肿瘤研究所、日本国立癌症研究所、香港大学玛丽医院儿童肿瘤研究组、英国利兹大学医学院小儿外科等结成合作伙伴。由张金哲院士发起成立的“海峡两岸儿童肿瘤研讨会”已经形成常设机制并于两岸三地召开了四次会议;参加了3次国际儿童肿瘤学会年会并有会议论文发言;自主办会、学习班多次。一系列学术交流和合作扩大了肿瘤专业的国内、国际影响。
　　2002年成立小儿实体瘤治疗中心以来每年收治各种肿瘤病儿400余例，如神经母细胞瘤、肾肿瘤、肝肿瘤、各种生殖细胞肿瘤及胰腺、脾脏肿瘤及很多少见肿瘤，负责全院各专业肿物活检，进行重大手术200余例。引进超声刀、微波刀、氩气刀和腹腔自动拉钩等先进仪器设备，使肝肿瘤、神经母细胞瘤等高难度手术的切除率和安全性得到很大提高，并发症明显降低。肿瘤治疗理念改变及相应的小切口活检术、超声引导下穿刺活检术、非阻断肝门肿瘤切除术、部分脾切除术、保留十二指肠的胰头肿瘤切除术，腔镜手术，射频消融手术的开展，为诊断及远期疗效的提高起到重要作用。除常规化疗治疗外，近年来还开展了多学科综合治疗肿瘤模式，针对复发难治型儿童恶性肿瘤开展靶向药物治疗，取得初步成效。