С 2004 года как самостоятельное подразделение начало  функционировать отделение химиотерапии. Первой заведующей отделением  была Токаева Куляйша Габдусаматовна. Первоначально было развернуто 20 коек. С момента переезда в новое здание онкологического диспансера химиотерапевтическое отделение расширилось до 60 коек.

С июля 2005 года заведующей отделением химиотерапии назначена Жусупова Бахыт Тасбулатовна – врач-химиотерапевт высшей категории, кандидат медицинских наук.

В отделении проводится специальное противоопухолевое лекарственное лечение, включая цитостатическую, таргетную, гормонотерапию, на высокопрофессиональном уровне в соответствии с принятыми протоколами диагностики и лечения в республике Казахстан, а также – клиническими рекомендациями ESMO, ASKO.

В отделении функционирует палата интенсивной терапии (ПИТ) на 6 коек с индивидуальными круглосуточными постами.

В отделении работают врачи онкологи-химиотерапевты:

- Рутжанова Жанна Юрьевна

- Мухамеджанова Перизат Мыктыбековна

- Сембаев Даурен Рахметуллович

- Бейсеуова Жанар Ашимхановна

- Ковальчук Дина Анатольевна

Сотрудники отделения постоянно работают над усовершенствованием своих знаний и практических навыков, участвуют в международных конгрессах, посвященных современным видам противоопухолевого лекарственного лечения различных злокачественных новообразований.