Tế bào ung thư có thể lẫn tránh sự phát hiện của hệ thống miễn dịch hoặc làm bất hoạt tế bào miễn dịch tấn công chúng.
Theo Viện Ung thư Quốc gia Mỹ, các tế bào bình thường trở thành ung thư khi một loạt đột biến khiến tế bào tiếp tục phát triển và phân chia ngoài tầm kiểm soát. Tế bào bình thường vẫn còn ở nơi chúng bắt đầu, trong khi tế bào ung thư có khả năng xâm lấn các mô gần đó và lan sang các vùng xa của cơ thể.
Những thay đổi này có thể do di truyền hoặc do các yếu tố nguy cơ bên ngoài gây ra như hút thuốc, tiếp xúc với tia cực tím, hóa chất. Đột biến cũng có thể hoàn toàn ngẫu nhiên. Một tế bào ung thư có thể có hàng nghìn đột biến nhưng chỉ một số lượng nhất định những thay đổi di truyền này trong tế bào khiến ung thư phân chia và phát triển.
Quá trình các tế bào bình thường trở thành ung thư thường trải qua các giai đoạn gồm tăng sản (mở rộng) và loạn sản (phát triển bất thường). Ban đầu, một tế bào ung thư có thể trông giống như các tế bào bình thường, nhưng khi chúng tiến triển càng trở nên bất thường.
Hệ thống miễn dịch không nhận ra và loại bỏ các tế bào ung thư như vi khuẩn, virus do các tế bào ác tính tiến hóa để tránh bị phát hiện. Các tế bào miễn dịch có nhiệm vụ tìm kiếm các tế bào bất thường và loại bỏ chúng bởi các tế bào khác trong hệ thống miễn dịch của cơ thể. Tuy nhiên, các tế bào ung thư vẫn còn sống bằng cách “trốn tránh” sự phát hiện (chúng ngụy trang theo nhiều cách khác nhau) hoặc làm bất hoạt các tế bào miễn dịch tấn công chúng.
Khả năng hệ thống miễn dịch nhận biết và loại bỏ các tế bào ung thư ít gặp nhưng nếu xảy ra người bệnh có thể khỏi bệnh. Quá trình này được nghiên cứu và áp dụng trong phương pháp chữa ung thư gọi là liệu pháp miễn dịch, tức kích thích hệ miễn dịch của cơ thể bệnh nhân chống lại tế bào ung thư.
Khi ung thư đã hình thành, các tế bào không còn nguyên vẹn, là những đột biến tiếp tục có thể xảy ra. Đây là lý do tại sao tình trạng kháng thuốc phát triển đối với hóa trị và các loại thuốc nhắm mục tiêu. Tế bào ung thư đột biến cho phép nó thay đổi, tránh được tác động của các phương pháp điều trị này.
Các tế bào ung thư ở các phần khác nhau của khối u có thể khác nhau, được gọi là tính không đồng nhất và có vai trò quan trọng trong chẩn đoán, điều trị.
Các tế bào tiền ung thư trông bất thường và giống với tế bào ung thư nhưng được phân biệt với tế bào ung thư. Tế bào tiền ung thư không có khả năng lây lan (di căn) sang các vùng khác của cơ thể.
Người có gene di truyền bệnh ung thư không chắc chắn sẽ mắc ung thư. Tuy nhiên, nếu đã có sẵn một vài đột biến thì tế bào chỉ cần có ít thay đổi, tác động của môi trường hơn có thể trở thành ung thư.