Sebagai rumah sakit rujukan tertinggi dibidang kanker, Pusat Kanker Nasional - Rumah Sakit Kanker Dharmais memiliki pelayanan Diagnostik Molekuler Terpadu, meliputi laboratorium Patologi Klinik yang merupakan rujukan nasional untuk HIV dan Kanker, khususnya kanker hematologi dengan layanan unggulan leukemia fenotiping dan sitogenetika. Untuk itu, Laboratorium Patologi Klinik dilengkapi dengan teknologi terkini, berupa flowcytometer 8-color FACS Canto dan Automatic Karyotyping System.

Pelayanan Patologi Anatomi memberikan informasi terkait status molekuler pasien guna penentuan terapi yang sesuai kaidah personalized Therapy; baik target terapi maupun immunoterapi pada kanker dengan alat RT-PCR melalui DNA/RNA secara robotic / manual maupun teknik Pyrosequencing dengan interpretasi hasil otomatis dengan tingkat akurasi dan presisi yang tinggi, disamping itu terdapat Slide Scanner yang dapat menunjang Tele-Pathology dan e-Pathology yang dapat terhubung dengan Rumah Sakit jejaring maupun NCC di negara lain. Sedangkan Pelayanan Radiologi terdiri dari Diagnostik, Kedokteran Nuklir dan Intervensi, dengan modalitas unggulan yang dimiliki saat ini adalah Pet CT Scan dan Angiografi serta pelayanan Ruang Isolasi Radio Aktif, selain itu Rumah Sakit Kanker “Dharmais” juga melayani pemeriksaan BCR ABL dan JAK 2.