Sachant qu'il y a au moins 50 proto-oncogènes identifiés et au moins 20 gènes suppresseurs de tumeurs, soit identifiés soit suspectés, il en résulte qu'un nombre élevé de combinaisons peut conduire à la formation d'une tumeur. Ce sont ces combinaisons qui sont à la base de la diversité génétique des cancers. Toutefois, certaines combinaisons sont fréquemment retrouvées dans des cancers définis: dans le cas du cancer du côlon, les gènes principalement impliqués sont le proto-oncogène ras et les gènes suppresseurs de tumeurs APC, p53 et DCC; dans le lymphome folliculaire, on suspecte les gènes Bcl2, Rb, REL et d'autres non identifiés. Chaque type de cancer possède donc une «signature moléculaire», qui se traduit par l'altération d'une série particulière de gènes. Certaines altérations génétiques ont un spectre très large (p53 et ras, avec des fréquences variables, dans tous les types de cancers) ou, au contraire, des spectres très étroits, comme APC dans le cancer du côlon ou RET dans les cancers de la thyroïde.

En général, on considère qu'il existe trois grands types de modifications génétiques qui peuvent altérer un oncogène: les mutations, les translocations et les amplifications géniques. Dans tous les cas, on obtient un produit hyperactif qui stimule la division cellulaire, de sorte qu'elle échappe à la régulation normale.

Contrairement aux oncogènes, ces événements conduisent à la perte totale de l'activité du gène suppresseur de tumeur. Il peut s'agir soit de la délétion d'une région du chromosome contenant le gène (gène Rb dans le rétinoblastome ou le cancer du poumon), soit de mutations ponctuelles qui détruisent sa fonction (gène p53 dans tous les cancers, ou gène APC dans le cancer du côlon).