干細胞研究極大地促成了腫瘤學另一個新領域的研究，即從各種腫瘤中分離并鑒定腫瘤干細胞。這些罕見的腫瘤干細胞亞群的發現將成為癌癥研究的熱點。正常成體干細胞和腫瘤干細胞均能自我更新和經歷分化進程，接著產生大量的分化細胞。成體干細胞和其復制的惡變細胞幾乎通過一樣的內在、外在因子來調節它們的自我更新、分化和增殖途徑。部分成體干細胞和腫瘤干細胞先天就比其他類型細胞更加耐受毒性損傷。綜上所述，成體干/祖細胞以分化為腫瘤干細胞的形式，最終產生惡變，這可能是腫瘤塊團發生發展、維持生長的重要原因。另外，具有化療耐藥性的腫瘤干細胞也可能導致某些雖然經過積極有效治療的腫瘤復發。腫瘤干細胞的研究可能確實有助于提高腫瘤的（預防性）早診斷以及研制設計腫瘤治療的新方法——在不影響正常成體干細胞的同時，選擇性將惡性干細胞作為腫瘤治療的靶點。