多くの腫瘍細胞はがん関連分子やがんに特異的な分子を産生しており，それらは通常はペプチドであり，血流中に放出されるか，細胞表面上に提示されている。免疫系に認識されて免疫応答を誘発する可能性がある分子は全て，抗原性を有するとみなされる。バーキットリンパ腫や神経芽腫，黒色腫，骨肉腫，腎細胞癌，乳癌，前立腺癌，肺癌，結腸癌など，大半のヒト悪性腫瘍でがん関連抗原またはがん特異抗原が同定されている。免疫系の重要な役割の1つは，それらの抗原を検出して，根絶に向けた標的化を可能にすることである。しかしながら，腫瘍抗原に対する免疫応答は一様でなく，しばしば腫瘍の増殖を阻止するには不十分である（腫瘍に対する宿主応答も参照）。