Le département de Médecine de Gustave Roussy développe ses activités par "comité multi-disciplinaire". Les axes de recherche de chacun de ces pôles, essentiels à l’exercice de la médecine à l’Institut, sont décrits à la suite de la présentation de chaque comité.
Depuis 2011, l'accueil et l'accompagnement de patients venus du monde entier font partie intégrante de la mission de Gustave Roussy. La création du département International en 2019 est venue consolider cette vocation et affirmer la place de l'établissement sur la scène mondiale.