1962년 한일병원에 Cs-137 치료기, 1963년 원자력병원에 Co-60 원격치료기, 1972년 연세대학병원에 13MeV 선형가속기, 치료촬영장치, 1979년 고선량율 강내치료기가 연세대학교병원 등에 설치되면서 1980년대 초기에는 전국적으로 12개 대학병원, 종합병원 등에서 치료방사선과가 설치, 운영되고 있었으나 치료시설은 양적, 질적으로 미흡한 실정이었고 더욱이 치료방사선과학은 진단방사선과학과 함께 방사선과학의 한 분야로 교육이나 수련등에 있어서 학문적 발전이 제한되어 왔다.

그러나 1970년 이후 종양학의 발전을 위한 집중적인 연구와 투자가 세계적인 추세로서 우리나라에서도 종양학의 연구 및 치료에 중추적인 역할을 수행하는 방사선치료학에 관한 국가적 관심도가 높아지고 의학계의 인식이 바뀌어짐에 따라 치료방사선학 발전을 위한 집중적 투자가 이루어진 바 1993년 서울대학병원에 18MeV 선향가속치료기 및 전산화 치료계획장치 등이 설치되었고 이후 전국적으로 대학병원 및 종합병원을 중심으로 치료방사선과가 설치되므로 방사선치료학의 발전이 가속화되기 시작하였다. 따라서 치료방사선과가 독립된 학문으로 발전할 수 있는 기본여건이 조성되었고 치료방사선과 전문의 및 전공의 교육의 필요성에 따라 이를 수행할 독립된 학회로서의 필요성이 대두되었다. 이에 맞추어 1982년 7월 개정된 의료법 및 전문의 수련규정에 치료방사선과가 독립된 전문과목으로 개설됨에 따라 이러한 의료법 및 시대적 요청에 부응하여 1982년 10월 8일 서울대학교병원에서 대한치료방사선과학회가 창립되었다.

이날 창립총회에서는 회칙을 개정하고 회장에 김정진, 부회장에 김진용, 이사장에 박찬일, 감사에 류성렬, 김귀언 등 임원선출과 함께 사업계획 등이 협의되었다. 학회 조직은 학회 창립부터 이사장 중심제를 채택하고 있으며 현재는 회장, 2인의 부회장, 2인의 감사, 미래기획, QA, 총무, 학술, 간행, 고시, 교육수련, 국제협력, 보험, 정보, 용어이사를 포함한 24인의 임원으로 집행진이 구성되어 있다.

창립 이듬해인 1983년 4월30일 서울대학교 병원에서 개최된 자궁경부암 심포지엄을 필두로 매년 춘추 두차례의 정기학술대회를 개최해 오고 있다. 아울러 학회 직속의 호서호남, 대구경북, 부산 등지의 3개의 지회와 정위방사선치료연구회가 연구활동을 활발히 하고 있다. 또한 1983년 10월에 대한치료방사선과학회지가 창간된 후 연 2회 발간되다가 1995년부터 총회에서 연 4회로 증간되어 치료방사선과학의 학술교류 및 발전에 기여해 오고 있다. 1995년 총회에서 학회명칭을 대한치료방사선과학회에서 대한방사선종양학회로, 치료방사선과 전문의를 방사선종양학 전문의로 각각 명칭을 변경하기로 결의함에 따라 학회지는 1998년부터 대한방사선종양학회지로 명칭을 변경하였으며 행정적 절차를 밟아 마침내 2003년 3월19일 대통령령에 의해 치료방사선과가 방사선종양학과로 명칭이 변경되었다.

1998년부터 시작된 숙제보고 연구는 2004까지 진행되었고, 숙제 보고를 통하여 1998년도 우리나라 유방암 치료 현황 조사 및 국내 고에너지 광자선의 출력 현황 등의 전국적인 연구, QA관련 학회차원의 전국적인 survey, 다기관 참여 등의 결과가 있었다.

2002년에는 한국 서울에서 한중일 심포지엄이 개최되었으며 2004년에는 11월17~18일 양일간 일본 치바 마쿠하리 프린스 호텔에서 개최된 한·중·일Trilateral symposium 에서 국제교류의 초석을 다지는 계기를 마련하였고, 방사선물리 및 방사선종양학 관련 국제학회인 ICCR(International Conference on the Use of Computers in Radiation Therapy) 이 2004년 5월10일~13일까지 서울에서 개최되었는데 하성환교수가 본학회 대회장으로 역임하였으며 의학물리 특별회원인 이병용교수가 사무총장으로 활동하여 본 학회의 국제적 입지를 제고하는데 큰 기여를 하였다.

2004년에 창립된 대한민국의학한림원에서는 본 학회 전임 이사장을 역임한 김귀언교수, 하성환교수와 현 이사장직을 맡고 있는 허승재교수가 창립회원으로 활동하고 있다. 한 편 전공의 정원 책정시 학회 창립이후부터 지켜온 N=0에서 2004년부터는 N-1로 수련기준을 강화 하였고 2004년 새로 구성된 이사회에서는 미래지향적인 학회발전과 QA 활동을 위하여 미래기획이사와 QA이사를 신설하여 학회 발전에 박차를 가하고 있다.