การวิจัยโรคมะเร็ง (อังกฤษ: Cancer research) เป็นการวิจัยพื้นฐานด้านมะเร็งเพื่อหาสาเหตุและพัฒนากลยุทธ์สำหรับการป้องกัน, การวินิจฉัย, การรักษา และการฟื้นฟูการวิจัยโรคมะเร็งในด้านต้นกำเนิดและการพัฒนาของเชื้อโรค, ชีววิทยาศาสตร์โมเลกุลเพื่อการวิจัยเชิงทดลองทางคลินิกที่มีประสิทธิภาพในการประเมินและเปรียบเทียบประยุกต์การรักษาโรคมะเร็งต่าง ๆ การดำเนินเหล่านี้ประกอบด้วยศัลยศาสตร์, รังสีบำบัด, เคมีบำบัด, ฮอร์โมนบำบัด, ภูมิคุ้มกันบำบัด และรังสีบำบัดร่วม เช่น การให้เคมีบำบัดร่วมกับการฉายแสง โดยได้มีการเริ่มขึ้นในช่วงกลางคริสต์ทศวรรษ 1990 โดยมุ่งเน้นในการวิจัยโรคมะเร็งทางคลินิกขยับสู่การรักษาที่ได้มาจากการวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพ ดังเช่น ภูมิคุ้มกันบำบัด และยีนบำบัด