群馬大学では、放射線生物学及び臨床研究に基づく重粒子線治療法の高度化とその実現のために必要とされる治療技術の開発を目指し、重粒子線医学全般に係わる研究を円滑に推進するため、平成17年6月1日に、群馬大学重粒子線医学研究センターを設立しました。 群馬大学はこれまで、我が国の放射線腫瘍学・核医学領域で先導的な役割を果たしてきました。特に、放射線によるがん治療を担う放射線治療医の育成では、本学放射線医学教室の出身者が、全国の放射線治療認定医の10%を占めるという実績を有しています。また、放射線利用に関する我が国の代表的研究機関である放射線医学総合研究所（放医研）及び量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所(量研機構高崎)と密接な連携を保持してきました。 放医研とは重粒子線医療加速器 (HIMAC; Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba) の設置当初から放射線生物学及び放射線がん治療の臨床研究で共同研究を実施し、平成16年度には放医研が行っている重粒子線治療装置の小型化に関する研究・開発と並行し、小型重粒子線治療装置による治療法の高度化に関する共同研究に着手しました。平成18年4月には、放医研と「重粒子線がん治療等放射線の医学利用研究に関する包括的な連携協力協定」を締結し、高度専門人材育成に向けた教育・研究面の連携・協力体制を確立しています。 また、量研機構高崎とは、平成15年4月に、大学院連携講座 (生体機能解析学講座) を設置し、放射線利用による医学生物学研究の推進と研究者の育成に努めてきました。

この連携講座が主体となり、平成16年度には、21世紀COEプログラム革新的学術分野に「加速器テクノロジーによる医学・生物学研究」の教育研究拠点形成の提案を行い、採択を受けました。ここでは、重粒子線細胞応答に関する基礎生物学的研究、並びに微小がん、微細血管性障害（加齢性網膜黄斑変性症など）に対する高精度炭素イオンマイクロサージェリー治療技術の開発研究を推進してきました。