癌細胞擴散至距離原始腫瘤遙遠的器官及組織。此時癌細胞流竄於全身，必需借助循環全身的化學治療藥物治療。安寧照護將是治療選項之一。
臨床實驗，是在癌症病患身上進行新的治療方法的實驗，希望找出更好的方法治療癌症，協助癌症患者恢復健康。臨床實驗測試範圍包含新的治療藥物，新的手術方法或放射治療方式，重新組合不同的療法，或發展全新的療法，如基因療法。
从核心来说，癌症（肿瘤）是不受控制的细胞增长所造成的。我们的身体是由数万亿的细胞所组成的，所有的细胞共同工作。在肿瘤中，那些细胞中的一个停止向指令细胞生长，停止生长甚至死亡的正常信号应答。癌细胞仍然有着与正常细胞相同的许多需求和特征，但是它们变得不再依靠于使我们的身体平稳行使功能的控制。正常细胞改变为表现如此异常者的过程需要很长时间且经常由外界影响所引发。接下来的段落讲述了正常细胞与癌细胞的区别并将概括出正常细胞变为癌细胞的步骤。
理論上，若是以手術完全移除腫瘤細胞，癌症是可以被治癒的。但並非總是如此簡單，外科手術通常無法切除已經轉移到其他部位的癌細胞。使用外科手術治療癌症的例子包括以乳房切除术治療乳癌或是進行前列腺切除術（英语：prostatectomy）治療前列腺癌。手術的目的在於移除腫瘤細胞或是整個器官，雖然將主要的腫瘤經外科手術切除，但仍有些潛伏在腫瘤所生長的器官週遭的單一腫瘤細胞是無法被察覺的。隨著時間過去，又會重新生長成一個新的腫瘤，稱為癌症復發。為此，手術切除下的腫瘤需要經病理學家的檢視，以確定切下的腫瘤週遭都是正常組織，減少腫瘤切除不完全的機會。
癌症是以异常细胞生长为特征的众多疾病的统称，这些异常细胞会失控地分裂，并能浸润和毁坏正常身体组织。癌症通常可以扩散到全身各处。
腫瘤較小且尚未擴散/轉移（癌細胞可被定位、手術移除，不需借助循環全身的化學藥物治療）
另一方面，現在有些方法則是想利用身體本身的免疫系統產生非專一性的免疫反應來對抗癌細胞，例如卡介苗膀胱內灌注免疫療法（英语：intravesical BCG immunotherapy）將卡介苗灌注進入膀胱內，以引發免疫反應對抗表淺性膀胱癌（英语：superficial bladder 癌症 cancer）。此外使用干擾素和介白質素，均可引起免疫反應。而使用疫苗所產生的免疫反應來對抗腫瘤的研究也正在進行當中，尤其是針對惡性黑色素瘤與腎細胞腫瘤（英语：renal cell carcinoma））。
活體組織切片後取下的組織，經染色後由病理醫師判讀，此圖所示為惡性黑色素瘤之切片 病患可能經由許多症狀或檢驗結果被懷疑罹患癌症，但診斷惡性腫瘤最確定的方式就是經由病理醫師對活體組織切片或經手術取得的組織做病理檢查來證實癌細胞的存在。許多活體組織切片，例如皮膚、乳房或肝臟等，在醫師的診療室內即可取得。但是其他器官的切片，則需要在麻醉情形下在手術室進行。
根據組織診斷可判定腫瘤的生長程度，其病程的分級和其他腫瘤特徵。這樣的資訊對於判斷病患的預後情形和選擇最佳治療方式上非常有用。細胞遺傳學和免疫組織化學染色法對於提供有關癌細胞未來可能的發展情況以及選擇治療方式上，都佔有相當重要的角色。
细胞粘附/运动: 细胞与细胞间以及细胞与细胞外基质粘附的减少使得大量细胞团得以形成。正如细胞分裂一节中所述, 癌细胞能够在被其他细胞环绕的情况下继续生长。细胞粘附性的改变也影响着细胞的运动能力。癌细胞必须能够运动并迁移才能够进行扩散，而细胞粘附在细胞运动的调节中起着重要作用。
例如，如果您遗传了一种使您易患癌症的基因突变，并不意味着您一定会患癌症。可能需要有一个或多个其他基因突变才会引起癌症。当您接触某种致癌物质时，您的遗传基因突变可能使您比其他人更容易患癌症。
癌症篩檢的爭議在於檢驗是否的確能夠延長生命，由於癌症的治療方法多半具有侵入性及對身體造成很大負擔，因為早期發現而進行治療反而不一定比完全不治療好。例如，在進行前列腺癌篩檢時，攝護腺抗原血液檢驗可偵測到極微小的腫瘤，但是或許終其一生，這樣的腫瘤並不會成為危及生命的問題。只是一旦經篩檢發現，一般都會進行進一步的檢驗及診療。因此就有可能發生過度診斷（英语：overdiagnosis）的問題，而將病患放入不必要的併發症的風險中，如手術或放射治療的副作用與感染。用於確定診斷前列腺癌所做的前列腺組織切片可能引起的副作用，包括出血和感染。前列腺癌的治療則可能導致尿失禁、勃起功能障礙。同樣地，對於乳癌的篩檢上，近來也有批評認為在一些國家所進行的乳房篩檢計畫所引起問題遠超過所解決的。因為在一般婦女身上做篩檢，產生許多因為陽性或假陽性結果而需要做更精確檢驗的婦女，造成醫療資源的大量浪費，也帶給假陽性者的沉重心理負擔。而這樣大規模的檢驗，最後往往只是找出幾個早期乳癌患者，所耗費的社會成本是值得討論的。
癌症患者治療和研究的進展限於醫師間各自的研究與測試，直到第二次世界大戰時期，許多醫學研究中心發現同一種疾病在不同國家間的發生率差別相當大，也促使各國的公共衛生組織互相通報疾病及流通醫院治療的資料，直到今日仍然是廣為各國採用。日本醫學界觀察到廣島和長崎原子彈受害者的骨髓完全被毀壞。他們認為放射線可能也可用來治療有問題的骨髓，這項發現開啟了使用骨髓移植治療白血病的想法。
由癌症引起的慢性疼痛幾乎都與癌症本身或治療過程（手術、放射線治療、化療）所持續造成的組織損傷有關。癌症患者的疼痛並沒有明顯的產生原因。許多發生嚴重疼痛症狀的癌症患者常常已經接近生命的終點，這時進行姑息疗法會是比較好的選擇。雖然社會上普遍對使用鴉片類麻醉劑的觀感不佳，但在癌末病患的治療上，主要的考量是盡量使患者感到舒適，無論使用鴉片類麻醉劑、手術或物理療法，甚至不應考慮醫療資源的支出，而要盡力使病患能得到最好的照顧。