I medici e ricercatori sono alla ricerca di marcatori molecolari che permettano l'identificazione dei pazienti con cancro della laringe che andranno peggio dal punto di vista clinico, in modo da offrire un trattamento più aggressivo. Il gene più frequentemente mutato nei tumori umani tra cui il cancro della laringe è p53, tuttavia, il suo valore prognostico nel carcinoma della laringe è incerto. L'iperespressione 96 dell'epidermal growth factor receptor (EGFR) sembra essere un indicatore di aggressività legato a una maggior presenza di metastasi linfonodali e a una diminuzione della sopravvivenza. L'iperespressione di EGFR è anche associata alla radioresistenza e allo scarso controllo locale del tumore della laringe. La positività del fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF) è associata ad un aumento della sopravvivenza globale nei pazienti irradiati per carcinoma squamoso laringeo. La sovraespressione della ciclina D1 e ciclina D3 sono al contrario predittori significativi di un'aumentata sopravvivenza libera da malattia e permettono di stratificare i pazienti in gruppi prognostici. I marcatori di differenziazione epiteliale quali la cicloossigenasi 2 (Cox-2) e la galectina-3, possono anche avere un certo valore predittivo: la bassa espressione della Cox-2 si associa a un comportamento biologico aggressivo, mentre l'espressione della galectina-3 si associa a un miglioramento della sopravvivenza complessiva. Ad ogni modo i dati riguardanti i marcatori molecolari sono contrastanti e non troppo affidabili per l'uso a livello clinico.