正常的細胞分化好而且成熟。癌細胞分化差失去了對生長控制和向正常細胞分化的能力，失去了原來的功能和結構。

腫瘤的細胞形態和組織結構與相應的正常組織相比，有不同程度的差異，病理學將這種差異成為異型性。特別是癌，一般異型性都很大。

腫瘤的細胞異型性（cellular atypia）有以下表現：（1）腫瘤細胞通常比相應正常細胞大；（2）腫瘤細胞的大小和形態很不一致（多形性），可以出現瘤鉅細胞，即體積很大的腫瘤細胞。但是，有些分化甚差的腫瘤，其瘤細胞很原始，體積不大，大小和形態也可以比較一致；（3）腫瘤細胞核的體積增大。胞核與細胞漿的比例（核漿比）增高。例如，上皮細胞的核漿比正常時多為1:4～1:6，惡性腫瘤細胞則可為1:1；（4）核的大小、形狀和染色差別較大（核的多形性）。可出現巨核、雙核、多核或奇異形的核。核內DNA常增多，核深染（hyperchromasia），染色質呈粗顆粒狀，分佈不均勻，常堆積在核膜下；（5）核仁明顯，體積大，數目也可增多；（6）核分裂像常增多，出現病理性核分裂像，如不對稱核分裂、多極性核分裂等。