La trasformazione neoplastica avviene in seguito a mutazioni del DNA che portano la cellula a replicarsi senza controllo, a resistere ai meccanismi di morte cellulare programmata e a sfuggire ai meccanismi di controllo del sistema immunitario.

Contrariamente a quanto spesso si crede, gli studi più recenti suggeriscono che non tutte le cellule del glioma si replichino molto rapidamente. Esistono infatti alcune cellule neoplastiche che assumono un aspetto più simile alle cellule staminali, facendo da progenitori per ulteriori cellule tumorali, ma replicandosi ad una velocità minore rispetto ad esse. Quest’ultima caratteristica le rende particolarmente resistenti alla chemio e alla radioterapia, giustificando quindi la necessità di trattamenti combinati per il controllo della malattia.