癌症耐药性问题与传染病有一定相似性。药物最初使用时，都展现出很好的治疗效果，令人欣喜，但是很快病原微生物或者肿瘤就表现出药物耐受，阻止了药物的进一步发挥治愈的效果。
通过不同作用机制药物的联用，克服单一药物的耐药，最早在感染性疾病中使用，后来肿瘤治疗借鉴这种方案。但是仍旧无法全部克服耐药的问题。
肿瘤的负荷与治愈率之间通常存在着相关性。许多类型的肿瘤，诊断时肿瘤的大小（或血液肿瘤的细胞数）是估计预后最常用的变量；较大的肿瘤与转移风险的增加有关。
早期模型，如“ 对数杀死”假说，提出将多种药物结合起来，在多个周期内单独杀死对数分裂的细胞，可以连续减少肿瘤负担，直到疾病完全根除。
这个观点下，Goldie–Coldman是一个著名假说：癌症含有耐药克隆的概率取决于突变率和肿瘤的大小 。
虽然肿瘤大小是耐药性的关键决定因素之一，但肿瘤生长速度和治疗引起的生长动力学变化，在治疗和耐药性反应中也起着至关重要的作用。肿瘤生长动力学（从惰性到侵略性）是高度可变的。 高速度生长的肿瘤则可能对化疗非常敏感。
Norton–Simon模型可以非常好的解释治疗后肿瘤生长和消退。根据这个模型，在肿瘤较小时，肿瘤细胞呈指数增长，到足够大时，进入平台期。药物使肿瘤缩小，可改变肿瘤生长动力学，肿瘤可能因此重新进入指数增长期。因而在肿瘤治疗过程中，需要阻止这种肿瘤的快速增长，有了剂量密集化疗的概念： 药物的最有效剂量给药时间间隔，尽可能缩短。这个方案被用于早期乳腺癌和卵巢癌。但这个方案，只是增加有效药物的疗效，并不能让无效药物变为有效药物。
肿瘤异质性是肿瘤细胞耐药主要原因之一。肿瘤细胞时间和空间上的多种突变，产生基因组改变，产生异质性肿瘤细胞混合体。
伴随选择压力（外源性暴露、内部环境动力学和癌症治疗本身），可能导致靶向肿瘤细胞克隆消失，获得新的耐药突变，信号和表观遗传学的适应性反应，最后，肿瘤表型的完全变化。点击链接可以进一步阅读：
抗癌药物压力下肿瘤细胞进化。
一些单细胞分析的手段，正在被用于研究肿瘤异质性。点击链接进一步阅读： 液体活检结合单细胞技术重新解读肿瘤异质性
肿瘤微环境：由肿瘤细胞，免疫细胞，基质和血管等组成。
阻止肿瘤细胞的免疫清除
阻碍药物吸收
旁分泌生长因子促进癌细胞生长
增加抑制性免疫细胞
分泌抑制性细胞因子
增加免疫检查点
虽然肿瘤研究耗费了大量的科研及药物开发的力量，但是还有很多癌基因及抑癌基因无法成药，如MYC, RAS 和 TP53。阻止MYC二聚体的小分子蛋白，P53共价结合的小分子化合物等，在开发中，希望有突破。
肿瘤和肿瘤的生态环境中，肿瘤治疗方法是一个主要的诱导剂。传统的化疗和放疗会引起基因组不稳定，对于肿瘤细胞，免疫细胞都有影响，并减弱抗肿瘤反应。
靶向治疗下，变化更微妙，分为 早期适应性反应和长时间暴露后的 获得性抵抗。
适应机制：信号通路负反馈，表观遗传调节导致平行通路激活及原始通路重激活。
获得性耐药：长期的临床反应之后肿瘤再生，其他机制包括在靶本身上出现新的激活突变、通路改变甚至组织学改变。可以参考阅读： 细胞可塑性：肿瘤细胞逃避抗癌药物途径
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