Es un tipo hipotético de células madre que formaría tumores mientras que tendría las propiedades de las células madres como autorenovación y la habilidad de diferenciarse en múltiples tipos de células.

Una teoría sugiere que dichas células persisten en los tumores como una población distinta y causa la recaída y la metástasis al dar crecimiento a nuevos tumores.

Puesto que las células madre de cáncer formarían una muy pequeña proporción del tumor, esto no necesariamente puede seleccionar las drogas que actúan específicamente en las células madre. La teoría sugiere que las quimioterapias convencionales matan células diferenciadas o diferenciándose, que forman el bulto del tumor pero que no puede generar nuevas células. Una población de células madre de cáncer que le dieron lugar, podría permanecer sin tocar y causar una recaída de la enfermedad.

Los mecanismos moleculares que controlan las células madre de cáncer están relacionados con alteraciones en diferentes vías de señalización, incluyendo la vía de señalización Wnt / β-catenina.

Es bien sabido que el glioblastoma multiforme tiene este tipo de células, sin embargo, los vínculos con las células madre no cancerosas no han sido claramente definidos.