암은 건강한 세포가 세포주기 조절을 벗어나 무한정 증식할 수 있는 능력을 획득할 수 있도록 하는 중요한 유전자의 돌연변이로 인해 발생합니다. 암은 기원 세포 중 하나의 단일 돌연변이 사건에서 시작되었지만, 돌연변이 세포주가 계속해서 점점 더 많은 돌연변이를 얻고 최종적으로 악성으로 변할 때 진행됩니다. 예를 들어, 만성 골수성 백혈병(CML)은 처음에는 백혈구의 치명적이지 않은 증가로 진행되며, 몇 년 동안 점진적으로 증가하다가 치명적인 상태로 변합니다.

게놈의 돌연변이는 DNA 복제 중 오류 또는 유전자에서 암을 유발하는 돌연변이를 유발할 수 있는 병원체인 발암물질로 인한 DNA 손상으로 인해 발생할 수 있습니다. 이러한 돌연변이는 점 돌연변이일 수 있습니다. 예를 들어, 발암 물질인 아리스톨로칙산에 노출되면 A에서 T 염기로 치환됩니다. 돌연변이는 또한 유방암 BRCA1 및 BRCA2 유전자 돌연변이에서 볼 수 있듯이 indels, 대규모 염색체 결실 및 전좌일 수 있습니다. CML 세포는 필라델피아 염색체를 가지고 있으며, 여기서 염색체 분절의 일부가 9번 염색체와 22번 염색체 사이에 전위됩니다.

정상 세포에서 암세포가 진화하는 것은 다윈의 진화(Darwinian evolution)의 한 예로 묘사되는데, 여기서 암에 중요한 각 돌연변이는 자연적으로 선택되고 집단 내에서 고정된다. 암의 발병은 일반적으로 단일 세포의 계통에서 상당한 수의 독립적이고 희귀한 유전적 돌연변이와 후성유전학적 변화를 필요로 합니다. 이것이 나이의 함수로 암 발병률이 증가하는 이유일 수 있습니다. 예를 들어, 환자의 유방암 진단을 받을 수 있는 평균 연령은 61세입니다. 대장암의 경우 68세, 폐암의 경우 70세입니다.