致癌作用(carcinogenesis)是指化学致癌物引发动物和人类恶性肿瘤，增加肿瘤发病率和死亡率的过程。其机理较复杂，尚未彻底阐明。一般认为系致癌物使正常体细胞遗传物质DNA的结构和功能发生改变，引起基因突变；或不改变DNA结构，但使基因调控失常，体细胞失去分化能力所致。根据作用方式，致癌物分为直接致癌物（终致癌物）、前致癌物、协同致癌物和促癌物等。

致癌作用是指外源性物质作用于机体后引起细胞失控的非正常的快速复制效应。人类罹患癌症多数是由化学因素引起的。多数化学致癌物进入细胞后与DNA共价结合，引起基因突变或染色体结构和数目突变，最终导致癌变。

化学致癌过程包括引发阶段和促长阶段。前者为少数正常细胞在终致癌物作用下，转变为癌前细胞的过程，其时间甚短，且不可逆转。后者系潜伏的癌前细胞在促癌物不断作用下，恶性肿瘤细胞不断增殖，最终形成肿块，其时间较长，但可逆转。化学物致癌作用通过快速筛选试验和长期致癌试验测试，前者包括致突变试验和局部致癌试验。

致癌作用的过程相当复杂。化学物质的致癌作用一般认为有两个阶段:第一是引发阶段,即在致癌物作用下，引发细胞基因突变。如致癌多环芳烃、氨基甲酸乙酯等都是致癌的引发剂。大部分环境致癌物都是间接致癌物；要经过机体的代谢活化，转化为近致癌物，近致癌物进一步转化为化学性质活泼、寿命极短、带有亲电子基团的终致癌物。终致癌物可与生物大分子特别是 DNA（脱氧核糖核酸）结合，导致遗传密码改变。如果细胞中原有修复机制对 DNA损伤不能修复或修而不复，正常细胞就转化为突变细胞。测定体内一些主要毒物代谢酶的活性以及近致癌物、终致癌物、DNA修复功能和染色体变异等,对预测致癌作用有一定的意义。第二是促长阶段，主要是突变细胞改变了遗传信息的表达，致使突变细胞和癌变细胞增殖成为肿瘤。机体具有监视和控制癌细胞的各种防御功能。人体营养、免疫和内分泌状况，均可影响癌细胞的生长和发展。有一些物质能抑制致癌物质，被称为抑癌剂。

除了研究抑癌剂和防止致癌物代谢转化为终致癌物的阻断剂以及研究增强机体免疫机能、防止癌细胞生长繁殖的各种措施以外，鉴别和排除环境致癌物和助致癌物以及控制人们接触致癌物的浓度和剂量仍然是环境医学在预防癌症方面的重要任务。

判断对人群有致癌作用的环境因素或环境致癌物，必须有人群流行病学调查和动物实验的研究资料。致癌实验的工作，还是通过整体动物实验来完成的。一般选用敏感动物或至少采用两种动物进行实验。致癌剂量组包括两种剂量，其中，最高剂量采用毒性试验的最大耐受量。用啮齿类动物实验应考虑性别，每个剂量组和对照组雌雄各50只。实验周期应为实验动物生命周期的2/3以上,甚至延续到整个生命周期。大鼠一般持续观察两年，小鼠一年半。要选择显示致癌效应的最佳条件和排除影响实验的外加因素。实验动物对肿瘤的诱发有种属和个体差异，应严格挑选实验动物。动物致癌试验最佳方案设计，仍然是毒理学需要研究的课题。