抗原是指能刺激机体产生免疫反应的蛋白质、多糖和核酸等物质，它最大的特点是具有一定的结构和特异性。
当正常细胞由于化学、物理、病毒等因素而癌变时，该细胞表面的蛋白质等成份发生某种改变，这就形成了肿瘤抗原。这种改变可以只是数量上的，如癌胚抗原。所谓癌胚抗原，即在胚胎发育的时候，胚胰可分泌胰胚抗原，肝可分泌甲胎蛋白（AFP）、肠胚可分泌肠胚抗原（EAC），但这些器官一旦发育成熟，就很少再分泌这类抗原。但在相关器官癌变时，就重又出现相关的胚胎抗原这就称为癌胚抗原，并和癌的发展有着密切的关系。因此这种伴随肿瘤发生所出现的、新增加或丢失的某种正常抗原，就称为肿瘤相关抗原（TAA）。另一类产生的抗原在性质上与原有抗原不同，有着新的成份；这对肿瘤（患者）宿主来说是异物，因此称为肿瘤特异抗原（TSA）。在动物中，这类抗原已由移植的肿瘤可被排斥所证实，故称它为肿瘤特异移植抗原。值得指出的是，由病毒引起的肿瘤和致癌化学物质所诱发的动物肿瘤有很大区别。由同一种病毒诱发的肿瘤，不论其在同一个体，或在不同的个体内诱发，其抗原特异性都相同。但不同的细胞在同一种化学致癌物致癌后，那些癌细胞都各自具有抗原特异性。因此为了能寻找肿瘤特异抗原，科学家们就用病毒所诱发的肿瘤细胞成为研究的主要材料，遗憾的是，至今尚未能将纯粹的肿瘤抗原提取出来。然而对这方面的研究发现了癌基因，并且知道正常细胞就有癌基因的存在，只是处于不表达状态。而一旦被激活，它就失去调节控制，并使细胞癌变，至于癌基因表达产物与肿瘤抗原的关系，至今尚无定论。它们只涉及癌胚抗原与生化变化，据此认为肿瘤特异抗原无关。
然而，大量的免疫学研究已经表明，机体确实存在抗肿瘤免疫应答，而且主要是特异性应答。近年来利用肿瘤特异性T淋巴细胞（CTL）克隆，这种CTL能区别肿瘤表面的特异性多肽分子，因此使肿瘤抗原的研究工作获得较大进展，并在分子水平上得到证实，获得了表达这种肿瘤抗原的相应基因。这方面的研究虽然还刚开始不久，但它将为制备特异性肿瘤抗原疫苗的研究打下良好的基础。