個人化癌症治療方案和基因檢測能夠令治療變得更具針對性，務求提高療效及治療的機會之餘，減低治療對患者的副作用，達到更理想的控病效果。在個人化癌症治療方案中，從檢查、確診到治療，均採用跨專科會診模式（Multi-Disciplinary Team，MDT），即由不同專科領域的醫護人員組成的團隊，訂定和整合治療策略。與此同時，香港綜合腫瘤中心第一時間引入最新歐美註冊藥物，為醫生提供更多用藥可能。
澳洲一項醫學研究發現，通過MDT訂定治療方案的病例，相比一般診症治療，病人的存活率較高。2015年，當地醫學機構對586名複雜性癌症前期患者進行一項與MDT相關的觀察性研究，結果顯示接受MDT治療患者的五年存活率為63.1%，存活期中位數為16個月，而接受一般診療的患者存活率則為48.2%。
癌症基因檢測主要可分為治療及預防兩個目的。測試過程一般是從組織抽取切片樣本或抽血進行化驗，測試結果通常需要幾星期或更長時間。近年醫學界將「液體活檢（liquid biopsy）」應用於癌症診斷上，只需為病人抽取血液、肺積水、心包積水、腦脊髓液等液體，就可檢測腫瘤細胞有否出現基因變異。由於此技術創傷性遠比抽組織低，因而被麻省理工學院評為「十大科技突破」之一。由於液體活檢只須抽取血液或體液檢驗而無需「開刀」，因此尤其適合一些病情已惡化或年長體弱的患者。
隨着分子生物學的進步，近年臨床上已可應用「次世代基因定序（Next Generation Sequencing）」這項嶄新技術，同步分析數百以至上千個腫瘤基因，為病理分析提供了大量的數據基礎，令醫療團隊可以對每個病人在不同病情階段的腫瘤作更精準的個人化分析。
已確診的癌症患者可以檢測癌細胞是否帶有特定基因，從而探索用藥新方向。
傳統方法會先為癌症患者進行單一的基因檢測，每次所抽取的組織最多足夠用於3組種基因檢測。較新的全面基因體分析伴隨檢測則只需抽檢一次，可以分析癌細胞所有生物標記及300多種基因變異。
以肺癌為例，若病人有表面生長因子受體EGFR發生基因突變，病人便可以選擇對應的標靶藥物，瞄準癌細胞的弱點作出攻擊，一來避免以傳統化療大範圍地殺死包括正常細胞在內的大量細胞，讓患者免於出現各種嚴重不適和副作用，二來療效也會較為理想。
有癌症家族史的高風險人士可以透過基因檢測，評估患癌風險和制訂跟進監測方案。目前已知的遺傳性癌症基因約有50多種。
以卵巢癌為例，BRCA基因突變會增加患上乳癌和卵巢癌的機會，風險較一般女性高出10倍及50倍。在一般人群之中，有1％的人會發生BRCA1或BRCA2基因突變。而在已確診的乳癌患者中，約有10％至15％人被發現帶有上述其中一項基因突變。
針對有特定基因突變的癌症，對某一種靶點作出攻擊，截斷癌細胞生長。例如ROS1型基因變異肺癌可以採用「克唑替尼」酪氨酸激酶抑制劑。研究發現，超過70%肺癌患者服用「克唑替尼」後腫瘤變小，而且服用「克唑替尼」後的16個月，癌細胞腫瘤沒有惡化。
免疫治療是透過阻斷癌細胞發出的誤導訊號，令自身免疫系統能夠重新認出並攻擊癌細胞。簡單來說，身體內的T細胞（T-cell）是攻擊癌細胞的一種免疫細胞，但當癌細胞釋放PDL1抗原，對PD-1蛋白造成干擾，就會令免疫檢查點（checkpoint）—PD-1機制受影響，關閉T細胞的功能。免疫治療的抗PD-1 藥物，能夠重啟T細胞功能，狙擊癌細胞。
目前已有7種免疫治療藥物獲美國FDA批准，可用於治療數十種癌症，包括肺癌、肝癌等。同時，有超過2,500個臨牀實驗正在各國進行。
個人化療程除了包括使用新一代藥物之外，醫生亦會按照癌症患者的情況，彈性訂定和混合各種治療方法。例如一些原本不適合接受腫瘤切除手術的患者，可於進行手術前先接受化學治療（化療）縮小腫瘤，增加接受手術的機會；一些患者亦會於完成化療後再接受放射治療（電療），以徹底清除體内剩餘的癌細胞。醫生亦會根據患者情況，度身設計在家化療或日間癌症治療方案。
CAR-T療法是從病人身上抽取無法辨識癌細胞的T細胞，嵌入特別的基因，再將經改造的T細胞輸回病人體內，以殲滅癌細胞，目前獲批用於治療淋巴癌。
