Dal punto di vista molecolare sono in studio numerosi recettori, fattori di crescita, e fattori di trascrizione che possano avere un ruolo nel processo carcinogenico e che possano essere un valido strumento diagnostico nell'individuazione della prognosi.Le molecole oggi maggiore oggetto di studio sono: EGFR/erbB-1: presente sul cromosoma 7p12, codifica per il recettore del fattore di crescita epiteliale. L'attivazione di questo oncogene è stata dimostrata nei carcinomi squamosi della testa e del collo.Erb-B2/Her2-neu: sul cromosoma 17q12, codifica per la proteina p185, recettore tirosino-chinasico, e risulta essere iperespresso nei carcinomi squamosi di testa e collo.HGF-R/MET: codificato dall'oncogene MET, è un recettore per un fattore di crescita. La iperespressione del recettore determina la stimolazione costitutiva del recettore e conferisce tumorigenicità, capacità metastatica alle cellule mesenchimali e aggiunge la capacità di metastatizzazione a cellule epiteliali trasformate.Cicline D: sono codificate da oncogeni ed hanno un importante ruolo nella progressione neoplastica. Alterazioni strutturali a carico di geni che codificano i loro prodotti proteici determinano una proliferazione incontrollata. p53: è localizzato sul cromosoma 17p13 e rappresenta il gene più studiato nei tumori. La proteina ha localizzazione nucleare ed è in grado di legarsi direttamente al DNA e di regolare l'espressione di altri geni. La funzione principale è quella di mantenere la stabilità genica del DNA, quindi mutazioni portano alla crescita cellulare incontrollata, contribuendo all'insorgenza dei tumori. Ha anche un ruolo nel controllo dell'apoptosi. Nei carcinomi della testa e del collo, le mutazioni di p53 si riscontrano tra il 10% e il 75%. pRb: è il prototipo del gene oncosoppressore. È un inibitore della crescita cellulare se non è fosforilato. p16: è localizzato sul cromosoma 9p21, ha la funzione di interagire con il complesso ciclina/CDK ed inibire le chinasi ciclina dipendenti. La sua delezione è uno degli eventi maggiormente descritti nei diversi tipi di tumore della testa e del collo.Bcl-2: è una proteina della membrana nucleare che ha ruolo nell'indurre l'apoptosi nel caso di danno cellulare irreversibile. Se mutata, avrà quindi effetto immortalizzante sulla cellula.