W czasie obchodów dwudziestolecia odkrycia radu w Paryżu, Maria Skłodowska-Curie wyraziła swoje życzenie, aby w Warszawie powstał obiekt bliźniaczy do Instytutu Curie wybudowanego w 1914 roku w stolicy Francji. Polski Komitet do Zwalczania Raka, na posiedzeniu 24 grudnia 1923 roku, zwrócił się do społeczeństwa polskiego z apelem o składanie ofiar na „Dar Narodowy dla Pani Marii Skłodowskiej-Curie”, którym powinien stać się Instytut Radowy.

Jego budowę rozpoczęto pod koniec 1925 roku przy ul. Wawelskiej w Warszawie. W uroczystości wbudowania kamienia węgielnego, 7 czerwca 1925 roku, wzięli udział sama Maria Skłodowska-Curie z siostrą Bronisławą Dłuską oraz najwyżsi dostojnicy państwowi. I tak 29 maja 1932 roku uroczyście otwarto Instytut Radowy im. Marii Skłodowskiej-Curie.

W czasie oblężenia Warszawy w 1939 roku Instytut fizycznie ocalał i w czasie okupacji kontynuował swoją działalność. Jednak podczas Powstania Warszawskiego budynki przy Wawelskiej zostały spalone, a pacjenci wymordowani.

Po wojnie odbudowano Instytut Radowy, powiększając go o jedno piętro; instytucja w 1947 roku wznowiła działalność. W 1951 roku zmieniono nazwę placówki na Instytut Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie. Wtedy, oprócz centrali w Warszawie, powołano Oddziały Instytutu w Krakowie i Gliwicach.

W 1976 roku zapewniono finansowanie budowy nowoczesnego centrum onkologii w Warszawie. Kamień węgielny pod budowę położono 16 lipca 1977 roku, a 16 lipca 1984 roku otwarto pierwsze pomieszczenia nowego instytutu. W 1984 roku po raz kolejny zmieniono nazwę instytucji na Centrum Onkologii – Instytut im. Marii Skłodowskiej-Curie. Ówczesne Centrum Onkologii obejmowało budynki kliniczne i naukowe na warszawskim Ursynowie oraz zabudowania przy ul. Wawelskiej, stanowiąc jeden z najbardziej nowoczesnych, wielozadaniowych centrów onkologii w Europie.

Po raz kolejny nazwę zmieniono w 2019 roku – obecnie zasłużona instytucja nosi nazwę: Narodowy Instytut Onkologii im. Marii Skłodowskiej-Curie – Państwowy Instytut Badawczy.