化學致癌物按照作用機理可分為能引起正常細胞發生癌變的引發劑(或稱始發劑)和可使已經癌變細胞不斷增殖而形成可見瘤塊的促長劑。有些化學物質同時具有引發作用和促長作用,稱為完全致癌物,致癌作用較強的化學物質大多是完全致癌物。僅具有引發作用而不具有促長作用的引發劑稱為不完全致癌物。較為常見而重要的促長劑有巴豆油中的巴豆醇二酯、苯酚、膽汁酸、某些色氨酸代謝物以及糖精等。

有些化學物質既非引發劑,也非促長劑,本身并不致癌,但能增強引發劑和促長劑的作用,即能加速致癌作用的過程,此種物質稱為助致癌物。比較常見的助致癌物有二氧化硫、乙醇、兒茶酚、芘和十二烷等。具有促長作用的巴豆醇二酯同時也是一種助致癌物。助致癌物與促長劑不同。促長劑只能促進已發生癌變細胞的增殖,對引發劑并無影響;而助致癌物對與其同時接觸機體引發劑和促長劑都具有增強促進作用。嚴格說來,助致癌物并非致癌物,但致癌物往往是在助致癌物協同作用下誘發腫瘤。在鑒定化學物質的致癌作用和評定它們對機體的危害時,應充分考慮各種助致癌物的作用。

有些化學致癌物直接有致癌作用,在機體內不經過生物轉化即可致癌,稱為直接致癌物。有些化學致癌物本身并不直接致癌,在體內經過生物轉化,所形成的衍生物具有致癌作用的,稱為間接致癌物,其轉化過程稱為致癌物的代謝活化。已知化學致癌物大多是間接致癌物。

直接致癌物和間接致癌物形成的具有致癌作用的衍生物統稱為終致癌物。必須經過代謝活化才具有致癌作用的間接致癌物則稱為前致癌物。前致癌物代謝活化所形成的一系列中間代謝物中,有的已具有一定的致癌作用,但還不是終致癌物,此種物質則稱為近致癌物或半致癌物。

致癌物按照對人類和哺乳動物致癌作用的不同,可分為確證致癌物、懷疑致癌物和潛在致癌物。確證致癌物通過動物實驗和人群流行病學調查都已確認具有致癌作用。懷疑致癌物在動物,而且在多種動物,特別是在與人類血緣較近的靈長類動物機體上呈現致癌作用,但在人類僅有個別致癌臨床報告,在人群流行病學調查中尚未能證實。潛在致癌物對動物致癌,但無任何資料表明對人類具致癌作用,只是對人類有致癌可能性。

世界衛生組織所屬國際癌癥研究機構(IARC)自1971年開始,將各國有關化學致癌物資料匯編成書,到1980年已出版25卷。書中報告有 140余種化學物質經鑒定對動物有致癌作用。經流行病學調查確認,其中僅有21種[如苯并(a)芘和某些亞硝基化合物等]對人致癌,另有18種被懷疑對人有致癌作用。

國際癌癥研究所(IARC)對已進行致癌研究的化學物分為四類:一類,對人致癌性證據充分;二類,A組對人致癌性證據有限,但對動物致癌性證據充分,B組人致癌性證據有限,對動物致癌性證據也不充分;三類,現有證據未能對人類致癌性進行分級評價;四類,對人可能是非致癌物。

自1981年起, Weisburger和Williams等主要按照致癌物的作用特點提出致癌物的分類表,以后又多次修改該表。現認為致癌物可分為三大類