人体内有数以万计的基因，当受到致癌物、辐射、病毒及感染等影响下，或会导致基因变异，使细胞失控地增生，继而演变成癌症。因此，要治疗癌症，必须掌握癌细胞的具体变异路径，并对症下药，方能提升治疗成效。目前，肺癌、乳癌、卵巢癌等均会应用到基因测试来制订最适合患者的治疗方案。
个人化癌症治疗方案是近年的医学新趋势，即医生不再单靠癌症的期数或种类，而是透过高效先进的基因检测，区分出癌细胞的特质及其基因组合，再从众多药物中选择最具针对性的新一代药物（包括标靶药物及免疫治疗药物）。不论病人属于哪类癌症，只要在基因检测中找出特定的突变基因，便可配对相应的标靶药物，用药不再受肿瘤的生长位置所限制。
个人化癌症治疗方案和基因检测能够令治疗变得更具针对性，务求提高疗效及治疗的机会之余，减低治疗对患者的副作用，达到更理想的控病效果。在个人化癌症治疗方案中，从检查、确诊到治疗，均采用跨专科会诊模式（Multi-Disciplinary Team，MDT），即由不同专科领域的医护人员组成的团队，订定和整合治疗策略。与此同时，香港综合肿瘤中心第一时间引入最新欧美注册药物，为医生提供更多用药可能。
澳洲一项医学研究发现，通过MDT订定治疗方案的病例，相比一般诊症治疗，病人的存活率较高。 2015年，当地医学机构对586名复杂性癌症前期患者进行一项与MDT相关的观察性研究，结果显示接受MDT治疗患者的五年存活率为63.1%，存活期中位数为16个月，而接受一般诊疗的患者存活率则为48.2%。
癌症基因检测主要可分为治疗及预防两个目的。测试过程一般是从组织抽取切片样本或抽血进行化验，测试结果通常需要几星期或更长时间。近年医学界将「液体活检（liquid biopsy）」应用于癌症诊断上，只需为病人抽取血液、肺积水、心包积水、脑脊髓液等液体，就可检测肿瘤细胞有否出现基因变异。由于此技术创伤性远比抽组织低，因而被麻省理工学院评为「十大科技突破」之一。由于液体活检只须抽取血液或体液检验而无需「开刀」，因此尤其适合一些病情已恶化或年长体弱的患者。
随着分子生物学的进步，近年临床上已可应用「次世代基因定序（Next Generation Sequencing）」这项崭新技术，同步分析数百以至上千个肿瘤基因，为病理分析提供了大量的数据基础，令医疗团队可以对每个病人在不同病情阶段的肿瘤作更精准的个人化分析。
已确诊的癌症患者可以检测癌细胞是否带有特定基因，从而探索用药新方向。
传统方法会先为癌症患者进行单一的基因检测，每次所抽取的组织最多足够用于3组种基因检测。较新的全面基因体分析伴随检测则只需抽检一次，可以分析癌细胞所有生物标记及300多种基因变异。
以肺癌为例，若病人有表面生长因子受体EGFR发生基因突变，病人便可以选择对应的标靶药物，瞄准癌细胞的弱点作出攻击，一来避免以传统化疗大范围地杀死包括正常细胞在内的大量细胞，让患者免于出现各种严重不适和副作用，二来疗效也会较为理想。
有癌症家族史的高风险人士可以透过基因检测，评估患癌风险和制订跟进监测方案。目前已知的遗传性癌症基因约有50多种。
以卵巢癌为例，BRCA基因突变会增加患上乳癌和卵巢癌的机会，风险较一般女性高出10倍及50倍。在一般人群之中，有1％的人会发生BRCA1或BRCA2基因突变。而在已确诊的乳癌患者中，约有10％至15％人被发现带有上述其中一项基因突变。
能够针对有特定基因突变的癌症，对某一种靶点作出攻击，截断癌细胞生长。例如ROS1型基因变异肺癌可以采用「克唑替尼」酪氨酸激酶抑制剂。研究发现，超过70%肺癌患者服用「克唑替尼」后肿瘤变小，而且服用「克唑替尼」后的16个月，癌细胞肿瘤没有恶化。
免疫治疗是透过阻断癌细胞发出的误导讯号，令自身免疫系统能够重新认出并攻击癌细胞。简单来说，身体内的T细胞（T-cell）是攻击癌细胞的一种免疫细胞，但当癌细胞释放PDL1抗原，对PD-1蛋白造成干扰，就会令免疫检查点（checkpoint）—PD -1机制受影响，关闭T细胞的功能。免疫治疗的抗PD-1 药物，能够重启T细胞功能，狙击癌细胞。
目前已有7种免疫治疗药物获美国FDA批准，可用于治疗数十种癌症，包括肺癌、肝癌等。同时，有超过2,500个临床实验正在各国进行。
人化疗程除了包括使用新一代药物之外，医生亦会按照癌症患者的情况，弹性订定和混合各种治疗方法。例如一些原本不适合接受肿瘤切除手术的患者，可于进行手术前先接受化学治疗（化疗）缩小肿瘤，增加接受手术的机会；一些患者亦会于完成化疗后再接受放射治疗（电疗），以彻底清除体内剩余的癌细胞。医生亦会根据患者情况，度身设计在家化疗或日间癌症治疗方案。
CAR-T疗法是从病人身上抽取无法辨识癌细胞的T细胞，嵌入特别的基因，再将经改造的T细胞输回病人体内，以歼灭癌细胞，目前获批用于治疗淋巴癌。
