Per la gradazione (di malignità) degli astrocitomi, nel tempo sono stati proposti in letteratura diversi sistemi (si veda al proposito la voce Gradazione dei tumori del sistema nervoso centrale). Dal 1993 il sistema di gradazione a 4 livelli proposto dalla World Health Organization (WHO), è risultato quello più largamente accettato e diffuso. Esso si basa su quattro caratteristiche istologiche: aumentata cellularità, presenza di mitosi, proliferazione endoteliale, necrosi. Secondo il sistema di classificazione WHO (vedi la voce Classificazione dei tumori del sistema nervoso centrale), gli astrocitomi di grado I, quale l'astrocitoma pilocitico, sono tipicamente a istologia benigna; gli astrocitomi di grado II (detti "diffusi") presentano la sola caratteristica istologica di aumentata cellularità e sono neoplasie a basso grado di infiltrazione; gli astrocitomi di grado III (anaplastici) mostrano anche significativa presenza di mitosi; negli astrocitomi di grado IV (glioblastoma) si evidenziano pure proliferazione endoteliale e/o necrosi.