Valtakunnallisen PET-keskuksen tutkimusryhmät hyödyntävät kajoamattomia kuvantamismenetelmiä (PET, TT, MRI) syöpätautien  patofysiologian, levinneisyyden ja hoidon tehon selvittämiseen. Tutkimuksissa käytetään sekä prekliinisiä että kliinisiä tautimalleja ja tehdään läheistä yhteistyötä Läntisen Syöpäkeskuksen muiden tutkimusryhmien kanssa. Syöpätutkimuksen koordinaattoreina toimivat PET-keskuksessa dosentti Kari Kalliokoski (teollisuusyhteistyö), dosentti Marko Seppänen ja dosentti Jukka Kemppainen (kliiniset tutkimukset), dosentti Tove Grönroos (prekliiniset tutkimukset) ja professori Olof Solin (radiokemia)