È impossibile stabilire la causa iniziale per uno specifico tipo di cancro. Tuttavia, con l'aiuto delle tecniche della biologia molecolare, è possibile caratterizzare le mutazioni o le aberrazioni cromosomiche all'interno di un tumore e rapidi progressi si stanno facendo nel campo della predizione della prognosi basandosi in alcuni casi sullo spettro delle mutazioni. Ad esempio, quasi metà di tutti i tumori ha un gene "p53" difettoso. Questa mutazione è associata con una scarsa prognosi, poiché quelle cellule tumorali sono meno soggette ad andare in apoptosi (morte cellulare programmata) quando sono danneggiate dalla terapia. Mutazioni della telomerasi rimuovono barriere addizionali, aumentando il numero di volte che una cella può dividersi. Altre mutazioni consentono al tumore una angiogenesi (crescita di nuovi vasi sanguigni) per consentirgli di ricevere più nutrienti, o per andare in metastasi, diffondendosi ad altre parti del corpo.