Proteina, ormone o altra sostanza presente nel tumore e/o circolante nell'organismo, che può segnalare la presenza di un tumore o di alcune sue caratteristiche. La ricerca e/o la quantificazione di marcatori tumorali sono utilizzate per individuare la presenza di un tumore prima della comparsa dei sintomi clinici (in questo caso si tratta soltanto di un sospetto diagnostico che richiede ulteriori indagini), per individuare precocemente la ripresa del tumore, o per misurare o predire la risposta di un tumore a uno specifico trattamento. Per esempio, la presenza o l'assenza di una mutazione a livello dei geni KRAS e NRAS che codificano per le proteine RAS (identificabile con tecniche di biologia molecolare) indicano se un tumore risponderà o meno a una specifica terapia anti-tumorale (Vedi Test RAS), l'anticorpo monoclonale anti-EGFR.