2007 wurde mit Unterstützung der Gemeinnützigen Hertie-Stiftung am Neurozentrum des Universitätsklinikums Heidelberg die Abteilung für Neuroonkologie gegründet. Sie ist die erste eigenständige universitäre Abteilung in Deutschland für die Behandlung und Erforschung von Tumorerkrankungen, die das Nervensystem betreffen. Hierzu zählen primäre Hirntumoren, Hirnmetastasen und Erkrankungen des Nervensystems, die durch Tumoren außerhalb des Nervensystems selbst oder deren Behandlung verursacht werden. Betroffene Patienten werden stationär und ambulant in enger Zusammenarbeit mit den Abteilungen für Neurologie, Neuroradiologie, Neurochirurgie, Radioonkologie, Neuropathologie, Hämatologie/Onkologie sowie dem Nationalen Zentrum für Tumorerkrankungen behandelt. Die Behandlung erfolgt nach aktuellen Therapiestandards sowie im Rahmen von Therapiestudien, die den Nutzen neuer Medikamente in der Hirntumorbehandlung untersuchen. Darüber hinaus werden in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum in grundlagenwissenschaftlichen und präklinischen Forschungsprojekten neue Therapiestrategien zur Hirntumorbehandlung entwickelt.
Gemeinsam mit der Klinik für Neurologie werden zudem Behandlungskonzepte für Patienten mit Multipler Sklerose erarbeitet.