肿瘤标志物为肿瘤产生的、机体原本没有或较少的蛋白。此类蛋白在血液中可检测出，常用的肿瘤标志物包括癌胚抗原、甲胎蛋白、前列腺特异性抗原及鳞癌特异性抗原等。在肿瘤生长的过程中，可能会分泌癌胚抗原，如肺癌、胃肠道肿瘤、胰腺癌、卵巢癌等患者中可能会检测有癌胚抗原升高。在鳞癌患者中，如头颈部的鼻咽癌、喉癌，以及皮肤癌患者中可能会检测到鳞癌抗原升高。
前列腺癌患者有一个特异性标志物，即PSA(前列腺特异性抗原抗原)，此抗原在其他癌肿中不会升高，仅在前列腺癌中会升高，且PSA可反映前列腺癌癌细胞生长、活跃程度。如患者前列腺癌前期时，癌细胞生长较活跃，就会较高。治疗后患者的癌细胞得到较好抑制时，PSA会降至较低。因此肿瘤标志物仅为患肿瘤后，机体内可检测得到此类肿瘤分泌的蛋白。
