分子遗传学研究室遵循适度发展规模，并根据学科发展的需要，拓展研究方向，在学术带头人、博士生导师李桂源教授的带领下，在国家重大科学研究计划、863、973，国家自然科学基金、111引智计划及湖南省重大专项等项目的资助下，围绕多基因遗传性肿瘤不同发病阶段转录组学、蛋白质组学和代谢组学的表达规律，采用组学对接的研究战略，以达到构建多基因遗传性肿瘤不同发病阶段基因调控网络，阐明肿瘤癌变原理的战略目标。目前所设研究室有：肿瘤基因调控、肿瘤蛋白质与多肽、肿瘤标志物、肿瘤转化医学和肿瘤病毒致癌机理等研究分室。

分子遗传学研究室遵循“开放、流动、联合、竞争”的宗旨，与医学遗传学国家重点实验室等密切合作，具有癌变与侵袭原理研究的一流技术平台，团结一致，艰苦创业，勇于创新，不断进取，以活跃的学术思想、显著的科研成果、完善的自主创新体系和广泛的学术交流，实现了基因组学、蛋白质组学、转录组学技术与硬件设施的对接。在科学研究、队伍建设、人才培养、高科技成果转化以及对外学术交流等方面都取得了丰硕成果。目前拥有一支优秀的中青年创新团队，教授3人、副教授5人、助研7人、高级实验师1人、技术员3人。其中，新世纪优秀人才支持计划获得者2人，霍英东优秀青年奖获得者1人，中南大学升华学者特聘教授获得者1人。2009年新增博导3人。研究室培养了一批肿瘤学领域研究的骨干人才，先后培养毕业博士生44人，硕士生20人，博士后出站4人，其中，全国优博获得者1人，提名奖3人，湖南省优博获得者9人。