细胞从正常转变为恶性有一个过程，其关键是基因(遗传物质DNA)的变化。现有两种理论学说，即基因突变说和基因调控失常说。
(1)基因突变说：电离辐射和大多数致癌剂可在动物中诱发肿瘤，同时它们对微生物和动物细胞也是有效的诱变剂，可直接造成DNA损伤并诱发突变。基因的改变往往导致染色体发生一系列改变如发生断裂、缺失、倒位等，这些改变与肿瘤发生密切相关。在正常情况下，癌基因和抑癌基因的功能处于平衡状态，由突变导致癌基因的功能增强，或由于突变或缺失导致抑癌基因失活，结果癌细胞就会无节制地增殖而形成。
病毒携带一种活化癌基因，整合到宿主细胞基因组中，从而使正常细胞转化为癌细胞。
(2)基因调控失常说：肿瘤细胞的恶性特征不取决于基因结构的改变，而是由于基因的表达与调控失常所致。如临床可见高度恶性的成神经细胞瘤有时发生自然消退，分化成正常的神经节细胞。因此，在一定条件下，细胞可出现向正常细胞方向的表型逆转。