癌細胞是從正常細胞蛻變過來，且涉及細胞的基因突變，引發突變的內在因素，往住是DNA複製時發生錯誤。當一個母細胞逐漸成長而分裂成兩個子細胞時，會透過DNA聚合酶以相當高準確度先複製DNA。DNA每次複製會生成三十億個新的鹼基對，其中約只有三個鹼基對會發生錯誤，這些錯誤可以說是細胞難以避免的本質問題，通常可以被DNA修復酶的酵素修正。如果正常運作，人體的健康不會有危害。
引發突變的外在因素突變原，普遍存在於食品、食品添加物、香菸、酒類、藥品、環境污染物質等。化學性突變原如石棉、黃麴毒素、戴奧辛、亞硝酸鹽等突變原物質。物理性突變原包括X光、伽瑪射線、紫外線、輻射線等電磁波。生物性突變原如B型、C型肝炎造成的肝癌、人類乳突病毒引起的子宮頸癌、EB病毒導致的鼻咽癌、人類白血病病毒引發白血病等腫瘤病毒。
在人類的基因組中，原本就帶有一大串潛在的癌症基因，這些「原致癌基因」（proto-oncogene）具有讓正常細胞成長及增殖的功能，本是細胞運作不可或缺的基因。但一旦正常細胞受到突變原致癌物質的侵入就會使「原致癌基因」轉變為「致癌基因」（oncogene）。只要一至二天，正常細胞就轉變為癌的初始細胞（initiated cell），接著還需經十年以上的催化（promotion）過程，再轉變成癌的前期細胞（pre-neoplastic cell）。而後還要經過數年的光景，累積一些系列性的變化，包括一些致癌基因及抑癌基因（suppressor gene）的變化累積而成，才會演變為癌細胞（neoplastic cell）。任何人此刻的體內也許已存在有初始細胞、前期細胞，甚至癌細胞，只是我們渾然不知而已。
一般而言，單純的致癌基因被活化與血液腫瘤如白血病、淋巴瘤等較有關係。而大部分我們看到的癌症如肺癌、大腸癌、乳癌、肝癌、腦瘤及膀胱癌等，都與抑癌基因的缺失較有關聯。科學家已發現十數個腫瘤抑制基因。許多基因突變都劍指某些特定組織。但P53腫瘤抑制基因卻對各種組織一視同仁，在很多癌症都扮演要角。
多達60%的人類癌症都有P53的突變版本，更可以經由父母傳給後代，使得子女一生都有更高的罹癌風險。原致癌基因猶如車子的油門，突變成致癌基因就像踩到底的油門，向前暴衝。而抑癌基因功能有如剎車，若剎車失靈，同樣會造成失控。
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