Tumores cerebrais crescem quando certos genes são danificados. Em algumas situações uma pessoa pode nascer com defeitos parciais em um ou mais destes genes. Fatores ambientais podem levar a outras lesões, apesar de não se saber ao certo como estes fatores ambientais agem em um determinado individuo e porque algumas pessoas são mais suscetíveis.
Causas potenciais e estabelecidas incluem: radiação ionizante, alguns vírus e substâncias químicas.
A maioria dos tumores cerebrais não tem caráter hereditário, entretanto há síndromes hereditárias como a neurofibromatose em que tumores cerebrais estão presentes.
Células dividem-se rapidamente e mecanismos internos de controle deste crescimento estão danificados, evoluindo então para um tumor. Estas células são geneticamente instáveis e outras mutações podem ocorrer. Uma linha de defesa para esta ocorrência é o sistema imune, que pode detectar esta célula anormal e destruí-la. Infelizmente tumores produzem substâncias que bloqueiam o sistema imune de reconhecer estas células tumorais.
O rápido crescimento do tumor demanda mais oxigênio e nutrientes do que o necessário para tecidos normais. Para isso os tumores produzem substâncias que promovem o crescimento de vasos sanguíneos conhecidos como "fatores angiogênicos". Estes novos vasos sanguíneos aumentam o suprimento de oxigênio e nutrientes para o tumor. O crescimento pode por vezes suplantar a oferta de oxigênio levando a zonas de necrose (zonas de morte celular maciça).
Há vários esquemas para a classificação dos tumores cerebrais. O meio mais importante para classificar os tumores cerebrais são:
Os tumores primários podem ser benignos ou malignos. Tumores metastáticos são sempre malignos.
Tumores benignos geralmente não invadem o tecido cerebral adjacente. Tumores malignos sempre são piores, difíceis de controlar invadindo e danificando o cérebro.
Os tumores benignos mais comuns incluem aqueles originários do crânio e membranas que protegem o encéfalo (meningiomas), nervos (schwannomas) e da glândula hipófise (adenomas hipofisários).