肿瘤血管形成是指肿瘤细胞诱导的微血管生长及以及肿瘤血液循环建立的过程。肿瘤血管形成是肿瘤发生、生长和浸润与转移的重要条件，随着肿瘤发生机制研究的不断深入，肿瘤血管形成在肿瘤发展中的重要地位及抗血管生成治疗肿瘤作用成为肿瘤治疗的一个全新领域。
肿瘤细胞是不均一的，经过数月或数年的血管前期后，其中一部分细胞变为血管生成表型细胞，开始分泌血管生成刺激因子。目前认为这一变化和如下因素有关：低氧、糖缺乏、原癌基因和抑癌基因；细胞密度。细胞培养发现细胞密度高时血管生成刺激因子增加；肿瘤间质组织压力。动物实验发现血管生成与肿瘤间质组织压力高密切相关；其他，如细胞内pH低，酸浓度高。
肿瘤的生长、恶化、浸润和转移与新血管生成密切相关。新血管生成与肿瘤的生长不是两个独立的过程，两者之间存在着相互促进的关系。一方面，肿瘤细胞通过分泌某些特异性促血管生成因子，诱发新的毛细血管从周围组织内的宿主血管壁长出，并朝向肿瘤生长，进一步深入到肿瘤组织内部;另一方面，新形成的血管为肿瘤的生长、转移和恶化提供必需的营养、氧气以及代谢产物排出的通道 ，同时也为肿瘤转移提供通路，起到了支持肿瘤生长、转移的作用。
肿瘤新生毛细血管是在周边组织原有的血管基础上延伸扩展形成的,这些血管为日益扩增的原发肿瘤提供养料,肿瘤在生长过程中也分泌多种物质来促进新生毛细血管的进一步形成。与此同时,这些丰富的毛细血管也为肿瘤细胞侵袭进入循环系统提供了良好机会。血管生成过程包括平行的血管内皮向血管生成趋化原移行生长,其过程类似于典型的伤口愈合和胚胎形成。血管生成因子促进血管内皮的移行,并促使这些内皮细胞降解前进方向的基质。在血管内皮移行推进过程中可分泌尿激酶型纤维蛋白酶原活性因子和抑制因子以及金属蛋白酶和胶原蛋白酶。保持蛋白溶解酶的平衡是保证新生血管形成的关键。
这种平衡维持移行内皮的增殖,促使新生内皮沿着自身基底膜生长逐渐形成管腔。整个过程包括内皮移行、基质降解和内皮增殖。因此,任何促进血管生成的因素在很大程度可认为可增加肿瘤转移倾向。许多证据表明,良性肿瘤血管生成稀少,血管生长缓慢;恶性肿瘤血管生成密集且生长迅速。
肿瘤本身能诱导血管的形成,肿瘤细胞可释放血管生成因子刺激血管内皮细胞生长和移行。此外,肿瘤细胞周边的一些细胞也可能接受某些信号传递,分泌某些生长因子促进肿瘤毛细血管生成。原发肿瘤血管生成是肿瘤转移的始发,继发转移瘤血管生成是转移瘤灶真正形成的落实。
新血管生成与肿瘤生长是互为依赖、互为因果的关系，两者结合使肿瘤组织不断向前发展。肿瘤生长可分为两个时期—无血管期和血管期。
在肿瘤生长的无血管期，肿瘤细胞主要依靠扩散作用进行物质交换，肿瘤生长缓慢。随着肿瘤细胞不断增殖，扩散作用提供的营养和氧气将不能满足肿瘤细胞进一步增长的需要，在肿瘤中心形成坏死核。由于缺乏必须的血液和其他营养、氧气的供应以及运走其代谢产物的通道，此时肿瘤基本上处于休眠状态。处于休眠状态的肿瘤细胞并非静止不动，仍然进行着活跃的代谢与分裂，只是肿瘤细胞的增殖与死亡达到平衡，使肿瘤整体处于数量静止状态，这是一种群体休眠的状态，而非个体休眠状态。
肿瘤继续生长就必须由新生血管提供充足的氧和营养物质，只有在良好的生长环境下，肿瘤才能进入快速的血管生长期，肿瘤细胞进行加速分裂，远远超过肿瘤细胞的死亡，这时肿瘤的休眠状态结束。从整体上看表现为肿瘤体积增大，细胞数量增加。而且与无血管期的肿瘤生长相比较，处于血管期的肿瘤具有一个极其重要的特性，那就是发生转移的可能性会大大增加，导致二次瘤的出现，有时甚至会出现先发现转移瘤后发现原位癌的情况。
肿瘤血管的肿瘤的生长，转移和转移灶的生长都有十分重要的作用。肿瘤血管为肿瘤生长提供了氧及营养物质，运走代谢产物，满足肿瘤细胞生长的需要；.肿瘤血管细胞分泌物促进肿瘤细胞生长；但也有些肿瘤血管细胞分泌物可抑制转移灶肿瘤的生长；新生的肿瘤血管比正常血管更容易允许肿瘤细胞入血，为肿瘤转移提供了条件；血管生长过程中基质的溶解清除了肿瘤细胞生长过程中的“路障”。
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