Onderzoek heeft aangetoond dat kankercellen niet allemaal hetzelfde zijn. Binnen een kwaadaardige tumor of onder de circulerende kankercellen van een leukemie, kan er een verscheidenheid aan celtypen zijn. De stamceltheorie van kanker stelt voor dat van alle kankercellen er enkele fungeren als stamcellen die zichzelf reproduceren en de kanker in stand houden, net zoals normale stamcellen normaal gesproken onze organen en weefsels vernieuwen en in stand houden. In deze opvatting kunnen kankercellen die geen stamcellen zijn problemen veroorzaken, maar zij kunnen een aanval op ons lichaam op de lange termijn niet in stand houden.
Het idee dat kanker in de eerste plaats wordt aangedreven door een kleinere populatie stamcellen heeft belangrijke implicaties. Zo worden veel nieuwe anti-kanker therapieën beoordeeld op hun vermogen om tumoren te verkleinen, maar als de therapieën de kankerstamcellen niet doden, zal de tumor snel weer aangroeien (vaak met een ergerlijke resistentie tegen de eerder gebruikte therapie). Een analogie zou een onkruidverdelgingstechniek zijn die wordt beoordeeld op basis van de mate waarin onkruidstengels kunnen worden weggeknipt – maar hoe laag de weken ook worden geknipt, als de wortels niet worden weggehaald, zal het onkruid gewoon weer teruggroeien.
Een andere belangrijke implicatie is dat het de kankerstamcellen zijn die aanleiding geven tot uitzaaiingen (wanneer kanker zich van het ene deel van het lichaam naar het andere verplaatst) en ook kunnen fungeren als reservoir van kankercellen die een terugval kunnen veroorzaken nadat een operatie, bestraling of chemotherapie alle waarneembare tekenen van een kankergezwel heeft weggenomen.
Eén onderdeel van de kankerstamceltheorie betreft de vraag hoe kankers ontstaan. Een cel kan pas kanker worden als hij een groot aantal essentiële veranderingen ondergaat in de DNA-sequenties die de cel reguleren. De conventionele kankertheorie is dat elke cel in het lichaam deze veranderingen kan ondergaan en een kankerachtige vogelvrijverklaarde kan worden. Maar onderzoekers van het Ludwig Centrum merken op dat onze normale stamcellen de enige cellen zijn die zichzelf reproduceren en dus lang genoeg in de buurt zijn om alle noodzakelijke veranderingen te accumuleren om kanker te produceren. De theorie is dus dat kankerstamcellen ontstaan uit normale stamcellen of uit de voorlopercellen die normale stamcellen produceren.
Een andere belangrijke implicatie van de kankerstamceltheorie is dus dat kankerstamcellen nauw verwant zijn aan normale stamcellen en veel van het gedrag en de kenmerken van die normale stamcellen zullen delen. De andere kankercellen die door kankerstamcellen worden geproduceerd, zouden veel van de regels moeten volgen die door dochtercellen in normale weefsels worden waargenomen. Sommige onderzoekers zeggen dat kankercellen als een karikatuur van normale cellen zijn: zij vertonen veel van dezelfde kenmerken als normale weefsels, maar op een vervormde manier. Als dit waar is, kunnen we wat we weten over normale stamcellen gebruiken om kankerstamcellen en de kwaadaardige cellen die zij produceren te identificeren en aan te vallen. Een recent succes dat deze benadering illustreert is onderzoek naar anti-CD47 therapie.