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I marcatori tumorali presenti nel sangue sono sostanze, per lo più proteine, che possono essere presenti nell'organismo anche in condizioni diverse dal cancro ma che alcune cellule tumorali producono in quantità molto superiori alla norma. Per questo possono indirizzare o confermare una diagnosi, anche se difficilmente sono sufficienti a dimostrarla in assenza di altri elementi. In alcuni casi questi test possono essere utili anche per seguire in maniera poco invasiva l'andamento della malattia o individuare precocemente una sua ripresa dopo una fase di remissione. Nessuno dei test attualmente disponibili è tuttavia consigliato come screening per la diagnosi precoce in assenza di disturbi che facciano sospettare la malattia. È infatti importante ricordare che alcuni di questi esami possono risultare positivi per ragioni diverse dal cancro e che, viceversa, è possibile avere un tumore senza che il corrispondente marcatore risulti elevato. Alcuni marcatori sono prodotti solo dalle cellule di un organo e quindi specifici di un particolare tumore (come l'antigene prostatico specifico, PSA per la prostata o CA 125 per l'ovaio), altri (come il CEA, antigene carcino-embrionario, o l'alfafetoproteina) possono essere elevati in presenza di tumori diversi, (rispettivamente del colon o della mammella e del fegato o dei tumori delle cellule germinali). A oggi non esiste un marcatore unico per tutte le forme di cancro. Sono comunque indicati solo in presenza di una diagnosi già accertata di tumore o nel caso in cui altri esami abbiamo posto un forte sospetto di tumore.