悪性腫瘍（malignant tumor）の用語は病理学において以下の通りに定義される。
癌腫（ラテン語 carcinoma）：上皮組織由来の悪性腫瘍
肉腫（ラテン語 sarcoma）:非上皮組織由来の悪性腫瘍
癌腫と肉腫の比較 癌腫肉腫
由来上皮性非上皮性
発育速度速いより速い
年齢高齢者若年者
転移行性リンパ行性血行性
構造胞巣構造混合
悪性腫瘍は腫瘍の中でも浸潤性に増殖し転移するなど悪性を示すもののことである。
ヒトの身体は数十兆個の細胞からなっている。これらの細胞は、正常な状態では細胞数をほぼ一定に保つため、分裂・増殖しすぎないような制御機構が働いている。 それに対して悪性腫瘍は、生体の細胞がコントロールを失って無制限に増殖するようになったものである。こうしてできた異常細胞の集団が腫瘍であるが、この腫瘍が正常組織との間に明確なしきりを作らず浸潤性に増殖していく場合、悪性腫瘍であると言える。
悪性腫瘍の生物学的な性質は個々の腫瘍によって異なるが、発生母地となった臓器によって一定の傾向がある。しかし、どのような性質を持っているものであれ多くの場合は以下のような機序で生体の生命維持に重大な支障を来し、多臓器不全や身体の衰弱でしばしば死を招く。
無制限に栄養を使って増殖するため、生体は急速に消耗する
臓器の正常組織を置き換え、もしくは圧迫して機能不全に陥れる
異常な内分泌により正常な生体機能を妨げる（→DIC、傍腫瘍症候群、高カルシウム血症）
全身に転移することにより、多数の臓器を機能不全に陥れる
WHOによれば、2005年の世界の5800万人の死亡のうち、悪性腫瘍による死亡は13%（760万人）を占める。死亡原因となった悪性腫瘍のうち、最多のものは肺がん（1300万人）で、胃がん（1000万人）、肝がん、大腸がん、乳がんなどが続く。悪性腫瘍による死亡は増加し続け、2030年には1140万人が悪性腫瘍で死亡すると予測されている。
日本では1981年から死因のトップとなり、2006年度は死因の3割を占めている[1]。
WHOによると、禁煙・健康的な食生活・適度な運動により、悪性腫瘍による死亡のうち、40%は予防可能であるとされる。特に喫煙は予防可能な死亡の最大の原因とされ、肺がんの80-90%が喫煙に起因する。受動喫煙も肺がんの原因である。
発生機序細胞のがん化する過程
正常な細胞→過形成→軽度の異形成→重度の異形成→がん細胞と変化していく
身体を構成している数十兆の細胞は、分裂・増殖と、「プログラムされた細胞死」（アポトーシス）を繰り返している。正常な状態では、細胞の成長と分裂は、身体が新しい細胞を必要とするときのみ引き起こされるよう制御されている。すなわち細胞が老化・欠損して死滅する時に新しい細胞が生じて置き換わる。ところが特定の遺伝子（p53など、通常複数の遺伝子）に突然変異が生じると、このプロセスの秩序を乱してしまうようになる。すなわち、身体が必要としていない場合でも細胞分裂を起こして増殖し、逆に死滅すべき細胞が死滅しなくなる。
このようにして生じた過剰な細胞は組織の塊を形成し、腫瘍あるいは新生物と呼ばれる。腫瘍には良性（非がん性）と悪性（がん性）とが存在する。良性腫瘍は、稀に命を脅かすことがあるが、身体の他の部分に浸潤せず肥大化も見られない。一方、悪性腫瘍は浸潤・転移し、生命を脅かす。
全ての遺伝子の突然変異ががんに関係しているわけではなく、特定の遺伝子（下述）の変異が関与していると考えられている。また、発癌には多段階発癌説が提唱されている。すなわち、癌に関与する因子ならびに癌に至るプロセスは単一ではなく、複数の遺伝子変異などが関与すると考えられている。
現在、がん抑制遺伝子といわれる遺伝子群の変異による機能不全がもっともがん発生に関与しているといわれている。たとえば、p53がん抑制遺伝子は、ヒトの腫瘍に異常が最も多くみられる種類の遺伝子である。p53はLi-Fraumeni症候群 ( ⇒Li-Fraumeni syndrome) の原因遺伝子として知られており、また、がんの多くの部分を占める自発性がんと、割合としては小さい遺伝性がんの両方に異常が見つかる点でがん研究における重要性が高い。p53遺伝子に変異が起こると、適切にアポトーシス（細胞死）や細胞分裂停止（G1/S 細胞周期チェックポイント）を起こす機能が阻害され、細胞は異常な増殖が可能となり、腫瘍細胞となりえる。p53遺伝子破壊マウスは正常に生まれてくるにもかかわらず、成長にともなって高頻度にがんを発生する。p53の異常はほかの遺伝子上の変異も誘導すると考えられる。p53のほかにも多くのがん抑制遺伝子が見つかっている。
一方、変異によってその遺伝子産物が活性化し、細胞の異常な増殖が可能となって、腫瘍細胞の生成につながるような遺伝子も見つかっており、これらをがん遺伝子と称する。これは、がん抑制遺伝子産物が不活性化して細胞ががん化するのとは対照的である。がん研究はがん遺伝子の研究からがん抑制遺伝子の研究に重心が移ってきた歴史があり、現在においてはがん抑制遺伝子の変異が主要な研究対象となっている。
ヒトを構成する60兆とも言われる細胞は、1個の受精卵から発生を開始し、当初は形態的機能的な違いが見られなかった細胞は各種幹細胞を経て組織固有の形態および機能をもった細胞へと変化してゆく。この形態的機能的な細胞の変化を分化という。細胞の発生学的特徴の一つとして、未分化細胞ほど細胞周期が短く盛んに分裂増殖を繰り返す傾向がある。通常、分化の方向は一方向であり、正常組織では分化の方向に逆行する細胞の幼若化（＝脱分化）は、損傷した組織の再生などの場合を除き、発生しない。
しかし、がん細胞は特徴の一つに幼若化/脱分化するという性質があるため、その結果分化度の高い（＝高分化な）がん細胞や、ときには非がん組織から、低分化あるいは未分化ながん細胞が生じる。細胞検体の検査を行ったとき、細胞分化度が高いものほど臓器の構造・機能的性質を残しており、比較的悪性度が低いと言える（ただしインシュリノーマ等の内分泌腺癌など、例外はある）。また、通常は分化度の低いものほど転移後の増殖も早く、治療予後も不良である。
