一般认为在肺部细胞中发生的恶性转化与原癌基因的活化或者抑癌基因的抑制有关。原癌基因控制着特定细胞的正常生长发育。原癌基因的表达受到机体内的严格控制。当发生恶性转化时，这种严格的控制丧失，于是原癌基因通过多种途径被活化。ErbB和myc都是原癌基因。17号染色体上的P53是抑癌基因。

恶性转移发生在单细胞克隆上。这些细胞沿一个或多个细胞系分化，导致分化为不同的组织学分类的肺癌（有时也分化为混合型的肺癌）。