Có hơn 100 loại ung thư khác nhau, đa số là có khối u. Ung thư thường được gọi tên theo cơ quan mà nó phát sinh, ví dụ: Ung thư phổi phát sinh từ các tế bào ở phổi, ung thư đại tràng phát sinh từ các tế bào ở đại tràng. Ung thư cũng có thể được gọi theo loại tế bào hình thành chúng như ung thư biểu mô (carcinoma) hay ung thư mô liên kết (sarcoma). Ngoài ra các ung thư có thể phát triển từ máu, như là các bệnh máu ác tính.
Theo PGS.TS. Nguyễn Thị Minh Phương, khoa Huyết học Lâm sàng, Bệnh viện Trung ương Quân đội 108, bình thường, các tế bào phát triển và phân chia thành các tế bào mới theo nhu cầu của cơ thể. Khi các tế bào già cỗi hoặc bị tổn thương, chúng sẽ chết đi và được thay thế bằng các tế bào mới. Tất cả các quá trình phát triển, phân chia và chết tế bào đều tuân theo các con đường tín hiệu được kiểm soát chặt chẽ. Khi các con đường tín hiệu này bị rối loạn, các tế bào ung thư phát sinh và hình thành các đặc tính của chúng.Tổ chức mô bình thường duy trì cân bằng thông qua sự điều chỉnh của các con đường tín hiệu tăng trưởng. Khi yếu tố tăng trưởng bám vào các thụ cảm thể trên bề mặt tế bào, chúng hoạt hóa dòng tín hiệu nội bào dẫn tới thay đổi biểu lộ gen, thúc đẩy quá trình tăng trưởng và phân chia tế bào. Các tế bào ung thư duy trì sự tăng sinh thông qua tăng sản xuất yếu tố tăng trưởng, tăng về số lượng và biến đổi cấu trúc bất thường các thụ cảm thể trên bề mặt tế bào hoặc kéo dài hoạt hóa tín hiệu nội bào.Các tế bào ung thư có khả năng phớt lờ các tín hiệu mà thông thường ngăn cản quá trình phát triển và phân chia tế bào như là các tín hiệu chết tế bào theo chương trình - các tín hiệu giúp cơ thể loại bỏ các tế bào không cần thiết.Các tế bào ung thư có thể ảnh hưởng tới các tế bào lành, các phân tử tín hiệu, các mạch máu bao quanh khối u. Ví dụ, các tế bào ung thư có thể kích thích các tế bào xung quanh phát triển hệ thống mạch máu phong phú và bất thường cấu trúc để cung cấp oxy và dinh dưỡng cho khối u. Hệ thống mạch máu này cũng giúp đào thải các chất thải của khối u và vận chuyển các sản phẩm mà các tế bào u tiết ra.
Hệ thống miễn dịch thông thường có khả năng loại bỏ và tiêu diệt các tế bào bị tổn thương hoặc các tế bào bất thường khỏi cơ thể, tuy nhiên các tế bào ung thư có thể "tàng hình" trước hệ thống miễn dịch. Hơn nữa, chúng còn có khả năng lợi dụng hệ thống miễn dịch, có thể tránh được đáp ứng miễn dịch của cơ thể để tồn tại và phát triển.
