모체인 대한암연구회를 발전적으로 개편하여 1973년 6월 창립되었다. 대한암연구회는 1958년 11월 20일 윤일선(尹日善)을 회장으로 하여 창립되었다.
우리 나라 암 연구, 연구상담, 연구소의 설치, 일반 계몽, 암 치료를 위한 의사 재교육 암학회지 발간 및 외국 암 연구기구와의 상호 연계 등을 위하여 설립되었다.
1966년에 영문 학술지 ≪Journal of Korean Cancer Research Association≫를 창간하였다. 1973년에 대한암연구회를 대한암학회로 명칭을 변경하였다. 1987년에는 제8차 아시아 · 태평양 암학회를 유치하여 서울에서 개최하였다. 1990년부터 국문제호 『대한암학회지』와 영문제호 『Journal of Korean Cancer Association』 병기하기 시작하였다. 1999년에는 S&B 학술상, GSK 학술상을 제정하였다.
2001년에는 학술지 제호를 ≪대한암학회지에서 ≪Cancer Research and Treatment(CRT)≫로 변경하였고, 미국암연구학회(AACR) 국제학술대회를 서울에서 개최하였다. 2003년에는 제6차 아시아임상종양학회를 개최하였다. 2007년에는 제12차 세계폐암학회 국제학술대회를 개최하였다. 2010년에는 제4차 아시아태평양폐암학회를 개최하였다. 2010년에는 CRT 학술지가 SCOPUS에 등재되었다. 2012년에는 제10차 아시아 임상종양학회를 개최하였고, 대한암학회 CRT 학술지가 SCIE에 등재되었다.
2021년에는 회원수 2000명을 돌파하였고, 국립암센터와 상호 업무협약서을 체결하였다. 2022년에는 제2회 아시아종양학회(AOS)를 개최하였다. 2023년에는 '2023 학술활동 우수학회 과학기술부 장관상'을 수상하였다. 2024년에 ≪대한암학회 50년사≫를 발간하였다.
학술지로는 ≪Cancer Research and Treatment≫를 발간하고 있다. 암의 진단 및 치료에 기여할 수 있는 우수한 연구과제를 선정하여 연구비를 지급하는 대한암학회 조사연구비(Korean Cancer Association Research Grant)를 신설하여 운영하고 있다. 또한 한국암연구재단으로부터 연구비를 기증받아 한국암연구재단 학술상을 제정하여 운영하고 있다.