Der Trägerausschuss des NCT Heidelberg besteht aus insgesamt sechs stimmberechtigten Mitgliedern. Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) und das Universitätsklinikum Heidelberg (UKHD) werden durch je zwei Vorstandsmitglieder vertreten, die Universität Heidelberg durch den Dekan der Medizinischen Fakultät und die Thoraxklinik Heidelberg durch den Geschäftsführer. Die Mitglieder des Geschäftsführenden Direktoriums des NCT Heidelberg nehmen an den Sitzungen des Trägerausschusses als Gäste teil.

Im Trägerausschuss werden die strategischen Entscheidungen für das NCT Heidelberg abgestimmt und die Weiterentwicklung des Standorts gemeinsam gesteuert.