Die Träger des NCT sind das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ), das Universitätsklinikum Heidelberg zusammen mit der Medizinischen Fakultät der Universität Heidelberg, die Thoraxklinik am Universitätsklinikum Heidelberg und die Deutsche Krebshilfe. Letztere fördert das NCT als onkologisches Spitzenzentrum. Es ist ein nach amerikanischen und skandinavischen Vorbildern an das deutsche Gesundheitssystem angepasstes modernes onkologisches Zentrum („Comprehensive Cancer Center"). Das Besondere am NCT ist sein umfassender fachübergreifender Ansatz, mit dem alle für den Kampf gegen Krebs relevanten Aspekte berücksichtigt werden.

Patienten können auf kürzestem Wege eine Diagnose der Krebskrankheit, eine zeitnahe Erarbeitung einer Therapieempfehlung sowie eine Behandlung nach den neuesten und innovativsten Standards, bis hin zu einer Nachsorge und psychosozialen Betreuung, in Anspruch nehmen.

Das NCT hat zudem die Aufgabe, schnellstmöglich neue Erkenntnisse aus der Forschung in innovative Verfahren der Diagnostik, Therapie und Prävention von Krebs umzusetzen und in klinischen Studien anzubieten. So profitieren Patienten frühzeitig von neuen Behandlungsansätzen, die sonst noch nicht verfügbar sind.