Consta de tres fases: eliminación, en el que el sistema inmune reconoce y elimina células malignas, en un proceso denominado inmunovigilancia; equilibrio, en el sistema inmune mantiene bajo control el crecimiento del tumor pero las células malignas no son eliminadas eficazmente; y escape, en el que las células tumorales logran evadir completamente el sistema inmune, permitiendo al tumor crecer y esparcirse a otros tejidos.
IFNγ inicia una cascada de señalización que induce:[2] Mientras en los ganglios linfáticos se desarrollan linfocitos T específicos, el crecimiento del tumor es restringido por células NK y macrófagos, que secretan sustancias citotóxicas como óxido nitroso y especies reactivas de oxígeno, engullen células cancerígenas y liberan citoquinas proinflamatorias.
Una vez los linfocitos T maduros alcanzan el tumor, eliminan con gran eficacia las células cancerígenas que expresan antígenos tumorales específicos.
Se produce un proceso análogo a la selección natural en el que la actividad del sistema inmune actúa como presión selectiva sobre las células tumorales, eliminando aquellas que es capaz de detectar y seleccionando en cambio las menos inmunogénicas.
Las células tumorales resistentes modificadas en parte por la actividad del sistema inmune se pueden esparcir incontroladamente por el cuerpo.