Nguyên phân là quá trình tế bào phân chia, tạo ra các bản sao của chính chúng. Ung thư thực chất là quá trình nguyên phân mất kiểm soát. Các tế bào ung thư không hoạt động theo cách giống như các tế bào khác trong hệ thống mà chúng chiếm giữ, vì vậy chúng tái tạo và làm hỏng các mô xung quanh.
Khi các ô phân chia, kết quả thường là hai bản sao giống hệt nhau của ô ban đầu. Tế bào "bố mẹ" phân phối vật chất di truyền của nó thành hai tế bào "con" trong quá trình sao chép, sau đó chúng mang các đặc điểm của tế bào mẹ. Thông thường, quá trình này hoạt động liền mạch; tuy nhiên, khi các gen của Chu kỳ tế bào đột biến trong tế bào, quá trình nguyên phân sẽ chuyển từ một quá trình có kiểm soát sang một sự kiện phản ứng, không bị ngăn cản.
Không giống như các tế bào bình thường, phản ứng với sự ức chế phụ thuộc vào mật độ, các tế bào khối u tiếp tục phân chia và nhân lên với tốc độ gia tăng cho đến khi tất cả nguồn cung cấp chất dinh dưỡng sẵn có bị cạn kiệt. Khi các tế bào khối u lành tính, chúng vẫn ở vị trí ban đầu. Tuy nhiên, khi chúng là ác tính, khối u nhanh chóng trở nên xâm lấn: lúc này, khối u được gọi là ung thư.
Đôi khi, các khối u ung thư chứa các tế bào có khả năng kích hoạt sự hình thành các mạch máu được thiết kế đặc biệt để tạo ra nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho khối u. Các tế bào ác tính sau đó có được một con đường mà chúng có thể di chuyển đến các bộ phận khác của cơ thể. Khi điều này xảy ra, khối u đã di căn.
