癌干细胞(肿瘤干细指的是具有干细胞性质的癌细胞，这类的细胞被认为有发展成癌症的可能，因为它具有“自我复制”以及“具有多细胞分化等能力，所以在随着癌症转移出去后，会成为产生新型癌症的来源。由于肿瘤内这种只有一群细胞具有永生不死、持续分裂、分化的能力的癌症干细胞存在数量极少，很难被发现，抗癌药物也很难对其产生效果。

癌干细胞具有几个重要的特征，分别是自我更新、高致瘤性、具有分化潜能和耐药性。癌干细胞与成体干细胞类似，也具有自我更新的特性，分裂方式为不对称分裂。肿瘤干细胞自我更新的特性是造成肿瘤复发、转移及预后不良的主要原因。肿瘤干细胞通过自我更新维持着肿瘤的持续生长。肿瘤干细胞积累了所在肿瘤的基因突变，正是这些基因突变导致了肿瘤细胞的过度增殖，乃至转移播散。成瘤性最强的是脑瘤干细胞，癌干细胞比癌非干细胞具有更高的成瘤潜能。癌干细胞在体外及体内具有分化的能力，其子代细胞应呈现分化特征的表型及其相应的标志。而耐药性是癌干细胞的存在是导致肿瘤化疗失败的主要原因。

现在对于很多癌症的治疗方法都是在动物身上实施，但是由于动物的生活周期不长，对于人类想要的实验成果还有很大的差距。抗癌剂及放射治疗容易杀灭普通癌细胞，但是对于杀灭癌干细胞效果不佳，因此，癌症干细胞被认为是造成癌症转移、复发，或是肿瘤对于化疗、放射性疗法产生抗性的原因之一。而癌症干细胞的理论认为，因为现行的治疗都无法专一性的针对癌症干细胞，而癌症干细胞在肿瘤里其实只占一小部分，只要化疗、放射性疗法没有杀死所有的癌症干细胞，就会有抗药性或是复发的风险出现。