肿瘤干细胞的特征如下：
一、具有相对无限分裂增殖和多向分化的潜能，在细胞增殖的同时还可以诱导血管生成。
二、肿瘤干细胞还常常具有扩增的端粒重复序列，端粒酶的活性高，肿瘤干细胞的分裂是以对称或者非对称方式进行，一个子代细胞不可逆地分化成为功能专一的终末分化细胞，而另一个子代细胞可以继续保持亲代的特征，作为干细胞保留下来。
实际上肿瘤干细胞是肿瘤组织内一部分能够自我更新，并有能力再生肿瘤的细胞，肿瘤组织内的细胞并不完全相同，也就是存在着肿瘤的异质性，有研究发现肿瘤干细胞与正常干细胞有相似的归巢和迁徙，在启动肿瘤形成生长和转移的过程中起着决定性作用。
从理论上肿瘤干细胞可以通过自我更新和无限增殖，来维持肿瘤细胞群的生命力。