腎癌常為一側腎單個病灶，約1％～2％亦有雙腎或病灶左右相似，腎內多發病灶占5％。腎癌起源于腎小管上皮，可發生在腎臟任何部位，據100例病變部分報告，上部者44％，下部者41％，廣泛者15％。腎癌多呈不規則分葉狀，一般為直徑5～15cm的圓形腫物，少數病情的腫物可以很大。腎癌無組織學包膜，但由被壓迫的腎實質和纖維組織可形成假性包膜。
腫瘤質硬，切面表面血管擴張，表現為較粗糙的顆粒狀，因瘤細胞內含豐富脂質，瘤切面一般呈均勻的棕黃色或金黃色，間有暗紅、紫色或灰白色，灰白區域為生長最快的腫瘤組織，常分佈在腫瘤的最外層。巨大的腫瘤可伴有出血、壞死、繼發性囊腫，約7％可見鈣化灶。腎腫瘤常向腎靜脈內擴展形成癌栓，可延伸進入腎靜脈，下腔靜脈甚至右心房。腫瘤常侵犯鄰近脂肪、肌肉組織、血管、淋巴管，同側腎上腺受累者約占10％。
腎癌的擴散：腎癌最常見的早期轉移是向肺，其次是骨骼、肝、同側鄰近淋巴結、腎上腺、對側腎臟、皮膚、甲狀腺等Bennington等報導523例腎癌的遠處轉移部位發生率；肺55％，淋巴結33％，肝臟33％，骨骼32％，腎上腺19％，對側腎臟11％，腦5％。但亦有些病情可長成十分巨大的腫瘤，10年以上仍不轉移者。
1986年開始採用Maing分類，該分類法結合腫瘤的基因，染色體改變分類，腫瘤分為透明細胞型(70％)，嗜色細胞型(15％)，嫌色細胞型(5％)及嗜酸細胞腺瘤等。
透明細胞癌的基因缺失主要在3號染色體短臂(3p)，Von Hippel lindan VHL基因及新發現的FHIT基因均位於3p處，嗜色細胞癌常有17號與7號染色體三色體畸形(trismg)、男性患者Y染色體丟失。1985年Thoenes首先報告的人類第1例嫌色性腎細胞癌，其占全部腎細胞癌的4％～5％，目前多將其認為腎細胞癌的一個新的亞型。男女發病率相等，預後稍好於透明細胞癌，常有1、2、10、13、6、21、17全部染色體的缺失。但伊紅顆粒增多型需與嗜酸細胞腺癌相區別。