过去一直认为肿瘤与突变有着密切的关系，研究者发现许多促进肿瘤发生的癌基因和抑制肿瘤形成的肿瘤抑制基因。但最近十多年来，通过对DNA甲基化模式的研究，人们发现许多种类的癌细胞都有着异常的DNA甲基化行为，肿瘤抑制基因常常被过度地甲基化而导致失去活性，而基因的DNA序列并不发生变化。因此，科学家意识到，“表观遗传修饰”也是细胞癌变的一个重要原因。肿瘤细胞通常有两种现象存在：一方面整个基因组甲基化程度很低，而另一方面某些抑癌基因又被错误地甲基化。研究者推测在细胞分裂过程中染色体甲基化程度越低，越易发生功能异常，这可能是向癌变迈进的第一步。
Rudolph Jaenisch课题组2003年的工作支持了这一假设。他们得到了先天缺乏甲基化的小鼠，对于大多数小鼠，至少有一个甲基化不充分的染色体变得不稳定，突变快速积累，80%的小鼠在8个月内死于癌症。DNA甲基化程度低能否引起癌症目前还没有定论，但已有证据表明，在肿瘤细胞中，抑癌基因错误地被甲基化，引起抑癌基因的低量表达，从而导致癌症的产生，这也是新兴抗癌药的理论基础。
染色质修饰酶类也和不同的血液病理学的病理起源相关。人类白血病的一个特征是出现不同的染色体转位，从而导致融合蛋白的表达。组蛋白乙酰化转移酶和组蛋白甲基化转移酶可以成为这种融合蛋白的一部分而引起目的基因的表达提高。在急性早幼粒白血病中，原癌基因融合蛋白PML-RARɑ结合一个HDAC来抑制制造血细胞分化的关键基因。在癌症中提到了几个高度保守的SWI-SNF复合物成员。例如，在小儿癌症中观测到SNF5的丢失，以及在各种癌症细胞系和原发肿瘤中发现ATP酶亚基BRM和BRG1出现突变。
