De normala kroppsvävnaderna visar sig som gröna, medan cancern kommer ut som intensiva röda fläckar.
Teamet, vid University of Tokyo och RIKEN Quantitative Biology Center, säger att tekniken kommer att bidra till att förklara den dödliga processen.
Forskningen är på möss hittills, men man hoppas att metoden en dag kan hjälpa till med behandling också.
Cancerspridningen runt kroppen är ett avgörande ögonblick som kallas metastas.
Innan en cancer sprider sig är det lättare att begränsa och bota, efteråt är det otroligt svårt.
Själva tumören måste utvecklas så att delar av den kan bryta sig loss, överleva i blodomloppet och invadera nya vävnader.
En djupare förståelse av hur detta händer kan leda till nya idéer för behandling.
Mössen injicerades med cancervävnad konstruerad för fluoresce.
Forskarna lät sedan sjukdomen gå framåt innan de använde kemikalier som gjorde musens kropp och inre organ mycket transparenta.
Det innebar att kroppen snabbt kunde avbildas och platsen för någon cancerartad vävnad upptäckas.
Studien, som publicerades i tidskriften Cell Reports, beskriver cancer som växer i lungor, tarmar och lever innan den sprids runt kroppen.
Doktor Hiroki Ueda, en av forskarna, sade: " Bilderna avslöjar cancerframkallande kolonier tillräckligt detaljerat för att beräkna deras former, volymer och fördelningar - egenskaper som är avgörande för att skilja mellan metastasernas mönster.
Han sade till BBC News hemsida: " Vi tillämpar nu denna teknik på de mänskliga kliniska proverna.
"Jag hoppas att denna vävnadsrensning och 3D-avbildning av mänskliga prover kommer att göra diagnosen enklare, mer objektiv och exakt inom en snar framtid."
Se en infektion ta tag i 3D och i realtid
Ytterligare experiment visade hur cancer kan bli bättre på att sprida sig.
Dr Kohei Miyazono sade: "De flesta cancerceller verkar dö under cirkulationen i blodomloppet och misslyckas med att metastasera."
Men cancern börjar sedan producera kemiska signaler för att hjälpa dem att växa.
Forskarna testade effekten av en av dem, kallad TGF-beta, och visade den dramatiskt förbättrade chanserna för cancer som koloniserar lungvävnaden.
"[De] är mycket mer benägna att överleva resan och bilda maligna utposter", tillade dr Miyazono.
Man tror att tekniken kan anpassas till andra discipliner, bland annat hur kroppens celler beter sig hos personer med autoimmuna sjukdomar.
Följ James på Twitter.
Det sätt på vilket varje enskild cancercell sprider sig runt kroppen har fångats i videor av ett team i Japan.