肿瘤抗原是肿瘤细胞表面的一种大分子物质，能引起宿主的特异性免疫反应。肿瘤抗原的存在，已为纯系动物的实验所证明。用某一种化学致癌物，如甲基胆蒽诱发小鼠纤维肉瘤。待肿瘤长大后，将一定数量的瘤细胞接种于另一同系小鼠，肿瘤可在新宿主身上继续生长，不断传递，建立起可移植的动物纤维肉瘤株。被移植于新宿主的纤维肉瘤，若任其生长，终致宿主死亡。若在肿瘤生长的早期及时切除，不仅可挽救宿主的生命，且第二次接种同样数量甚至更大数量的同一种瘤细胞亦不出现肿瘤; 或肿瘤短暂出现后又消退。宿主对肿瘤第二次接种的抵抗力，是由于第一次接种激发了宿主的免疫系统，产生了抵抗该肿瘤的免疫力。这种免疫力是特异性的。倘若第二次接种的是另一种组织学类型的肿瘤，则宿主并无抵抗其生长的能力。这种免疫现象是用诱发性肿瘤在纯系动物之间移植的方法显示出来，故又称肿瘤特异性移植性抗原。甚至同一化学致癌物在同一小鼠的不同部位，分别诱发的组织学形态完全相同的两个纤维肉瘤，也可具有各自独特的抗原性，两者之间不出现交叉免疫现象，但由同一致癌病毒诱发的各种肿瘤，不论其组织学形态是否相同，均具有共同的抗原性。人类肿瘤是否具有特异性抗原，是当前研究的重要课题。将人类肿瘤与免疫佐剂混合，注射于动物体内，然后从动物血清中寻找肿瘤特异性抗体，是检测人类肿瘤抗原常用的方法，但难于从肿瘤组织获取纯净的瘤细胞，因其中混杂许多正常组织成分。为此，可用体外培养成株的瘤细胞免疫动物，但制备的抗血清需用相应的正常细胞反复吸收，因为瘤细胞表面除可有肿瘤抗原外，还有正常的表面成分。经反复吸收后，若抗血清仍能同肿瘤起特异性免疫反应，则提示该肿瘤可能有相应的正常细胞所缺少的抗原性物质存在。

肿瘤抗原可用化学方法提取。通常先用超声波或反复冻融使瘤细胞破碎，再用超速离心术获得细胞膜组分。用酶(如木瓜蛋白酶)水解法或用作用温和的去垢剂 (如去氧胆酸盐)溶解法，把细胞膜成分提取出来。这种提取物还需用不同方法(如凝胶过滤，亲和层析等)进一步纯化，以除去正常细胞成分，得到比较纯净的肿瘤抗原，再用以免疫动物，则较易得到特异性抗体。事实证明，用相应的正常细胞成分反复吸收抗血清，常难以获得单特异抗血清。近年来细胞杂交技术在免疫学中的应用，为制备大量高度特异性的单克隆抗体开辟了广阔的前景。