Una transformación maligna dentro de la célula pulmonar sigue a la activación proto-oncógenos y/o actividad dañada de los genes supresores de la actividad tumoral. Proto-oncógenos regulan el crecimiento normal y desarrollo dentro de una célula particular. La expresión de proto-oncógenos está normalmente bajo estrecho control. Cuando ocurre transformación maligna. El control estrecho se pierde y los proto-oncógenos se activan a través de varios mecanismos. Ejemplos de proto-oncógenos son: erbB-1 y myc. P53 sobre el cromosoma 17 es un gene supresor de tumor.

Transformación maligna ocurre en un grupo de células. Estas células se diferencian en una o más líneas celulares, dando lugar a los diferentes tipos histológicos (algunas veces tipos mixtos) de cáncer de pulmón.