血管生成是从既存血管形成新血管的过程。血管生成对发育、伤口愈合、雌性生殖和肿瘤生长期间的新血管和毛细血管生长非常重要。刺激血管生成会促使促血管生成生长因子（如 VEGF、PDGF、FGF 和 TGF）的释放。这些生长因子在既存血管中的内皮细胞 (EC) 上与其同族受体结合。这样会触发信号级联放大，这个过程会激活几个信号转导通路（如 PI3K/Akt、Erk1/2、Smad 和 Notch）并导致 EC 增殖和迁移。随着 EC 使用基质金属蛋白酶 (MMP) 及整合素来消化细胞外基质，然后迁移至它们延长并形成管所在的新区域，新血管即由此形成。

周皮细胞是为新形成的血管提供结构稳定性、促进内皮细胞存活、导引正在分支的血管和调节血管收缩及扩张的支持细胞。该过程通过一种相互信号转导机制实现，在这种机制中，内皮细胞分泌入基质的 PDGF-BB 充当位于周皮细胞膜上的 PDGFR-β 的配体。反过来，周皮细胞产生并分泌通过内皮 VEGF 受体发送信号的 VEGF。

当癌细胞刺激新血管生长以携带氧和养分至肿瘤时，即会出现肿瘤血管生成。随着肿瘤尺寸增长，扩散作用不再足以向肿块中心的细胞供氧，从而产生了低氧环境。缺氧使 HIF-1α 的表达稳定化， HIF-1α 是一种对不断变化的氧水平做出反应的转录因子。在低氧条件下，HIF-1α 结合 HIF-1β 以激活促血管生成基因转录。癌细胞还分泌多种生长因子和细胞因子，这些因子刺激经典血管生成信号转导通路、细胞外基质重构和导致新血管形成的炎症反应。研究人员继续对抗血管生成治疗进行大量研究，这种疗法通过阻止供血来对抗癌症，因为供血对肿瘤生长和存活至关重要。