L'Istituto continuò ad evolversi negli anni, giungendo a traguardi sempre più ambiziosi e prestigiosi: nel 1983 fu registrato il primo caso diagnostico in vivo con ecocardiografia di localizzazione cardiaca di linfoma maligno, mentre l'anno successivo vide la prima dimostrazione della natura somatica dell'attivazione dell'oncogene K-ras in tumore polmonare. Anche l'anno 1985 fu caratterizzato da una serie di notevoli successi per la struttura milanese tra i quali spiccano il primo studio clinico in Italia di immunoscintigrafia del melanoma con anticorpi monoclonali radiomarcati 225.28S e l'installazione della prima risonanza magnetica nucleare in un ente pubblico milanese, inaugurata dall'allora presidente del consiglio Bettino Craxi insieme al direttore Veronesi. Inoltre, Veronesi divenne presidente dell'Organizzazione europea per la ricerca e la cura del cancro. Due anni dopo, fu realizzato il primo impianto di un sistema infusionale continuo per la somministrazione di citostatici.