肿瘤干细胞理论认为一位特定患者的全部癌细胞只有一小部分被称为肿瘤干细胞，它们负责形成和维持肿瘤并引发其在体内扩散到远处(转移)。
研究者认为肿瘤干细胞在生物学上与所谓的普通癌细胞不同，因为它们能够自我更新并形成不同的癌细胞亚型，就像正常的干细胞能产生不同的器官和组织。
该理论也表明肿瘤干细胞对化疗更加耐受，因为它们拥有特异性蛋白能够清除和修复DNA损伤。据认为，这可能就是为什么一些肿瘤在开始缩小后又重新长出来。
因此，需要专门攻击肿瘤干细胞的治疗方法来减少复发，阻止转移并治疗侵袭性最高的肿瘤。
肿瘤干细胞生物学的新见解正为不久的将来这种方法的发展提供指导性作用。研究人员正在探索多种策略来消灭肿瘤干细胞，例如针对特定的分子途径(例如Notch, Hedgehog)，肿瘤干细胞表面蛋白和肿瘤微环境。
