การตายของโปรแกรมที่เรียกว่า apoptosis เหตุการณ์มักจะเกิดจากความเสียหายภายในหรือจากสัญญาณจากเนื้อเยื่อรอบ ๆ การตายของเซลล์และมะเร็งนั้นเชื่อมโยงกันด้วยสองวิธีที่สำคัญ ขั้นแรกเนื้องอกไม่สามารถเติบโตได้หากระบบความปลอดภัยปกติภายในร่างกายตรวจพบและกระตุ้นการทำลายตนเองดังนั้นมะเร็งมักจะบล็อกกลไกที่ร่างกายทำเครื่องหมายการเติบโตของเนื้อเยื่อที่ไม่สามารถควบคุมได้สำหรับการตายของเซลล์ ประการที่สองเซลล์มะเร็งยับยั้งยีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่จำเป็นในการทำลายเซลล์มะเร็ง ยาเคมีบำบัดใช้ประโยชน์จากความสัมพันธ์ระหว่างการตายของเซลล์และมะเร็งโดยการทำลายเนื้องอกและทำเครื่องหมายให้ตาย
อะพอพโทซิสเกิดขึ้นเมื่อสัญญาณทางเคมีเริ่มกระบวนการทำลายตนเองภายในเซลล์ผ่านการเปลี่ยนแปลงในเยื่อหุ้มเซลล์การสลายตัวของดีเอ็นเอในนิวเคลียสและการย่อยโปรตีนในเซลล์โดยเอนไซม์พิเศษ มีเส้นทางสู่สองประเภทที่จะทำให้เซลล์ได้รับการตายของเซลล์คือ: ภายในซึ่งเริ่มจากการกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอและภายนอกซึ่งใช้เวลาชี้นำจากภายนอกเซลล์ ทางเดินภายนอกอาจเกิดขึ้นได้จากฮอร์โมนสารพิษและโมเลกุลอื่น ๆ ที่สามารถเปิดใช้งานสถานที่พิเศษในเซลล์ที่เรียกว่าตัวรับความตาย
ในช่วงแรกของการก่อตัวของเนื้องอกการกลายพันธุ์ภายใน DNA เกิดขึ้นซึ่งเปลี่ยนแปลงความสัมพันธ์ระหว่างการตายของเซลล์และมะเร็งที่ทำให้เซลล์ไม่สามารถควบคุมได้ มะเร็งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิสภาพของวัฏจักรที่เซลล์ผลิตซ้ำและเพิ่มจำนวนขึ้นเหตุการณ์ที่ตามปกติจะเกิดการตายของเซลล์เมื่อตรวจพบภายในเซลล์ที่มีสุขภาพดี บางครั้งก็ทำโดยการระงับการเข้ารหัสของยีนสำหรับโปรตีนที่สำคัญที่ร่างกายใช้ในการส่งสัญญาณเนื้อเยื่อมะเร็งสำหรับการกำจัดโดยการตายของเซลล์ เนื้องอกอาจหลั่งสารทางเคมีที่ทำให้เกิดความสับสนหรือขัดขวางกระบวนการที่ปกติจะสั่งให้เซลล์มะเร็งได้รับการทำลายตนเอง
ยีนสำคัญ, p53, เข้ารหัสสำหรับโปรตีน messenger ที่ทำให้เกิดการตายของเซลล์ มะเร็งบางชนิดที่เกิดจากไวรัสจะยับยั้งการกระตุ้นการทำงานของยีนนี้และทำให้เซลล์มะเร็งตอบสนองต่อการกระตุ้นการทำงานของเครื่องรับตาย ไม่ว่าจะเกิดจากไวรัสหรือไม่ก็ตามการผลิตสารกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์จะเพิ่มขึ้นในเนื้องอก โดยปกติร่างกายจะตอบสนองต่อการเพิ่มจำนวนเซลล์ที่ไม่สามารถควบคุมได้โดยการทำให้เกิด apoptosis จำนวนมาก แต่ในระหว่างการเกิดมะเร็ง - การก่อตัวของมะเร็ง - ความสมดุลระหว่าง apoptosis และมะเร็งจะไปสู่การเติบโตของเซลล์ไม่ใช่การตาย
การรักษาทางเคมีบำบัดมักขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ระหว่างการตายของเซลล์และมะเร็ง ยาเหล่านี้ส่วนใหญ่แทรกแซงการสังเคราะห์ DNA และการแบ่งเซลล์หรือการเติบโต แต่ท้ายที่สุดกลไกเหล่านี้ทำงานเพื่อทำลายเซลล์เนื้องอกก่อนที่จะแบ่งตัวและทำสำเนาตัวเองมากขึ้น ยาต่าง ๆ กระตุ้นการทำงานของจุดต่าง ๆ ตามทางเดินที่นำไปสู่การตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมบางครั้งโดยการเพิ่มความไวของผู้รับความตายในเซลล์มะเร็ง เนื่องจากมะเร็งบางชนิดไม่ตอบสนองต่อสัญญาณการทำลายตนเองนักวิทยาศาสตร์จึงมีความสนใจในการพัฒนาเคมีบำบัดที่สามารถชักนำให้เกิดการตายแบบธรรมชาติได้โดยตรง
