Bệnh ung thư xảy ra khi các tế bào phân chia một cách bất thường. Các tế bào bất thường này có thể xâm nhập vào các mô lân cận hoặc đi đến những vùng xa hơn của cơ thể bằng cách đi vào máu hoặc hệ bạch huyết.

Để đảm bảo các chức năng cơ thể con người hoạt động bình thường, mỗi cơ quan phải có một số lượng tế bào nhất định. Tuy vậy, các tế bào trong hầu hết các cơ quan đều có tuổi thọ ngắn ngủi, và để duy trì các cơ quan chức năng, cơ thể cần phải tìm và thay thế các tế bào mất đi bằng quá trình phân chia tế bào.

Quá trình phân bào sẽ do các gian nằm trong nhân tế bào kiểm soát. Chúng hoạt động như những cẩm nang hướng dẫn, yêu cầu tế bào phải tạo các protein nào, cách phân chia chúng và chúng sẽ tồn tại trong bao lâu. Mã di truyền này có thể bị hủy hoại do một số yếu tố, dẫn đến việc xuất hiện các lỗi sinh học bên trong cuốn cẩm nang hướng dẫn này. Những lỗi này có thể khiến thay đổi đáng kể cách hoạt động của tế bào. Thay vì tạm nghỉ ngơi, tế bào sẽ tiếp tục phân chia, và thay vì chết đi, các tế bào sẽ tiếp tục sống.

Hiện nay có một số cơ chế để giúp ngăn các lỗi di truyền phát sinh và tiêu diệt các tế bào khác thường về mặt di truyền khỏi cơ thể. Tuy nhiên, ở một số người, những biện pháp phòng vệ này vẫn không chưa đủ, và số tế bào khác thường này đã vượt ra ngoài sự kiểm soát của cơ thể và tiếp tục phát triển. Những tế bào ung thư này tăng dần lên và hủy hoại các mô khỏe mạnh.

Tế bào ung thư cần các chất dinh dưỡng để sống sót và sinh sôi. Nhiều loại bệnh ung thư có thể kích thích mạch máu phát triển để cung cấp cho chúng những thức ăn cần thiết. Trên thực tế, từ ung thư bắt nguồn từ tiếng Latin Cancri, có nghĩa là cua. Người xưa nghĩ rằng các mạch máu phình to quanh khối u lớn trông giống như các chân và càng cua.