Второй процесс, продолжающийся гораздо более длительное время, это трансформация нормальной клетки, происходящая предположительно в результате особых молекулярных изменений ДНК в ходе процесса, известного как неопластическое преобразование. Такие изменения могут быть вызваны различными факторами, включая излучение. Одним из характерных результатов трансформации является потенциальная способность измененных клеток к неограниченному клеточному размножению. Одно такое изменение еще не является «злокачественным» изменением (т. е. способностью клеток размножаться и формировать опухоли), так как при злокачественном преобразовании происходят еще и другие фенотипические изменения. В настоящее время полагают, что многочисленные изменения, возникающие при развитии рака, происходят последовательно.
Исходные события в геноме и появление клетки или клеток с потенциальной возможностью развития до рака, известны как инициация. Инициированная клетка (клетки) должна претерпевать дальнейшие изменения, обычно после продолжительного времени и, возможно, после стимулирования веществом-промотором, прежде чем превратиться в клетку со злокачественным потенциалом. (По меньшей мере, одна из теорий характеризует эту промотированную клетку как «предраковую» клетку, и требуется следующая стадия превращения до того, как клетка станет «раковой».) Дальнейшее деление и размножение этой клетки дает начало возникновению скрытой опухоли в стадии, известной как прогрессия. Канцерогенный процесс, включающий рост первичного рака до обнаруживаемых размеров (например, около 1 см в диаметре и содержащего миллиарды клеток) и его распространение на другие ткани, может продолжаться месяцы у мелких животных и многие годы у человека. Промежуток времени между облучением и обнаружением вызванного излучением рака именуется латентным периодом. Этот период изменяется в зависимости от вида рака и возраста при облучении.
Изменения генома, сочетающиеся с продолжающимся делением клеток, могут происходить и в зародышевых клетках репродуктивных тканей. Они приводят к весьма разнообразным повреждениям, часто очень вредным, которые передаются дальше и могут проявиться как наследуемые нарушения в последующих поколениях.