每个细胞里面的DNA都包含基因。基因提供的編码决定细胞行为。通常情况下，基因确保细胞以有序的方式复制，只在为保持人体健康所需的情况下一分为二。然而，有时候当一个细胞分裂时，基因会被复制或受损，这被称为变异。
通常情况下，这些受损细胞会自我毁灭。但有时候，这种损坏会阻止自我毁灭。如果这种情况多次发生，变异堆积，就可能意味着细胞不再能理解调控分裂的指令。于是，细胞失控性地分裂，形成肿瘤。随着每一次受损细胞的复制，它们产生新变异的可能性都在增加，这让它们与健康细胞差异更大。小群癌细胞从主要癌瘤脱离，通过循环系统被带到身体其他部分，在停留处形成新的癌瘤，这被称为癌转移。
最根本的问题是：致癌基因变异到底是怎样发生的？科学家的回答是，一些人从上辈那里继承了出错的特定基因，这些基因导致变异更可能发生。接触环境化合物或烟草，也可能引起变异。大多数科学家还相信，随机因素——即纯粹的运气不好同样可能起作用，因为变异是由细胞内的过程随机引起的。
