Kanser kök hücresi, vücutta hali hazırda bulunan normal kök hücrelerle benzer niteliklere sahip olan belli bir kanser numunesindeki tüm hücre türlerini oluşturma yeteneğine sahip hücre ve hücrelere verilen isimdir. Tümörlerde ya da kan kanseri ve lenfoma gibi hematolojik kanserlerde görülürler. Kanser kök hücrelerinin genel anlamda, kanser hücrelerinin oluşumundan, direncinden ve nüksetmesinden sorumlu olduğu gerçeği günümüzde kabul edilir.
Kanser kök hücresi de tıpkı normal kök hücreler gibi farklılaşma ve çoğalma özelliklerine sahiptir. Aralarındaki tek fark, normal kök hücreler kontrollü biçimde çoğalıp, gitmeleri gereken bölgelere yönelirken, kanser kök hücresi çoğalma ya da yön konusunda herhangi bir kontrol mekanizmasına sahip değildir ve bu durum kanserli dokunun oluşması, büyümesi ve yayılmasına neden olur.
Kimi kısıtlı ve henüz kanıtlanmamış araştırmaya göre, kanser kök hücreleri kanserli dokuda sessiz sedasız bekler ve çevresel ya da genetik faktörler nedeniyle aktive olup istenmeyen etkilere neden olurlar.
Geçmişte, kanserin genetiği bozulmuş normal bir hücreden ileri geldiği düşünülürken son zamanlarda yapılan araştırmalar sonucu; lösemi meme, pankreas, kalın bağırsak, beyin, akciğer gibi kanserlerin ana nedenin kanser kök hücresi olduğu kabul edilir.
Kanser hücresini doğrudan hedefleyen, diğer hücrelere hiçbir zarar vermeden nokta atışı yapabilen bir ilaç henüz piyasaya sürülmemiş olup, araştırmalar devam etmektedir.