血管新生(angiogenesis)不但是正常生理变化中(如生长、伤口愈合)所必需有的过程，近年来科学家们也发现它和癌症的发展有密切的关系。当肿瘤刚形成的时后，癌细胞本身，或周围的结缔组织，会分泌许多促使血管新生的物质(angiogenic substances)。这些物质会激活血管内皮细胞(endothelial cells)，而发生下列变化：1) 肿瘤周围结缔组织的分解破坏； 2) 内皮细胞增生； 3) 内皮细胞向分泌促使血管新生物质的地方移动； 4) 内皮细胞重新组合成新生血管。
肿瘤引致的新生血管常常是很不规则的。它们的管径大小不一，角度任意弯曲，形成动静脉分流(arterio-venous shunts)，缺乏完整的血管结构。因此新生血管中的血流迟滞，而血管的通透性较正常血管为大。这些特性造成临床上肿瘤的水肿现象(edema)，以及放射线检查时的显影增强(contrast enhancement)现象。
血管新生对肿瘤的生长非常重要。当肿瘤只有2-3 mm大小时，它可依靠渗透作用(diffusion)自外界取得养份。但是一旦超过这个大小，就必需新生血管来获取养份。在实验室中，若将肿瘤细胞种在动物身上无血管的区域(如眼睛的前房)，肿瘤呈休眠(dormant)状态；但若种在血管丰富的虹膜区(iris)，肿瘤则可快速生长。另外，将抑制血管新生的药物打在有肿瘤的动物身上，可显著减缓肿瘤生长；反之，若施打刺激血管新生的药物，则加速肿瘤生长。
血管新生与肿瘤的转移也有密切的关系。肿瘤细胞必需先生成新的血管，才能进入循环系统，转移至其它器官；而一旦肿瘤细胞到达其它器官后，也必需先生成新的血管，才能落地生根。在动物实验中，将抑制血管新生的药物打在有肿瘤的动物身上，可使已经转移的肿瘤长期呈休眠状态；一旦停止注射，则转移的病灶会急速扩大。 由上述实验室的研究结果，我们可以推论，血管新生间接或直接与肿瘤所引起的伤害有关。目前我们可以用对抗内皮细胞抗原的抗体，对肿瘤组织作免疫组织染色，来估计肿瘤血管新生的程度。目前的研究发现肿瘤血管新生的程度在乳癌、肺癌、大肠癌、胃癌、子宫颈癌、摄护腺癌、膀胱癌、头颈部肿瘤及黑色素细胞瘤，和肿瘤的恶性度及临床的预后有相关性。如Weidner等人的研究发现肿瘤血管新生的程度可预估乳癌患者淋巴结及远程转移的机会。
血管新生除了在伤口休补及女性的生殖周期中扮演角色外，在正常人身上很少发生。跟据统计正常人身上仅0.01%的内皮细胞在进行分裂。研究发现在体内存有促进血管新生及抑制血管新生的两大类物质。在正常人体内抑制血管新生的物质较多，因此血管新生很少发生；反之，在肿瘤患者身上，因促进血管新生物质的分泌，以及抑制血管新生物质的减少，而促使血管新生。
促使血管新生的物质很多。目前被研究最多的是vascular endothelial growth factor (VEGF)及basic fibroblast growth factor (bFGF)。这两种物质的量在许多癌症患者的血液及尿液中有增加的现象。而抑制血管新生的物质也很多，根据其作用可分为四大类：
1) 可抑制肿瘤分泌促使血管新生物质的物质。如干扰素(interferon)可抑制癌细胞分泌bFGF。
2) 可抑制促使血管新生物质作用的物质。如suramin可抑制bFGF与其受体的结合。
3) 可抑制内皮细胞对促使血管新生物质的反应的物质。如thrombospondin及angiostatin。
4) 可干扰周边结缔组织间质(matrix)的代谢的物质。
