Çocuk onkolojisi, çocukluk döneminde hücrelerin kontrolsüz ve anormal biçimde çoğalarak doku ve organlarda kitle (tümör) veya sistemik yayılım oluşturmasıyla seyreden malign (kötü huylu) hastalıkları hücresel, biyokimyasal ve genetik mekanizmalarıyla birlikte inceleyen bilim dalıdır. Çocukluk çağında rastlanan kanserler, yetişkin kanserlerinden bütünüyle farklı biyolojik kökenlere, davranış kalıplarına ve klinik seyirlere sahiptir.
Erişkinlerde kanserlerin ezici bir çoğunluğu sigara kullanımı, çevresel kimyasallar, hava kirliliği, alkol, sağlıksız beslenme ve yaşlanmaya bağlı kümülatif DNA hasarları sonucu epitelyal dokulardan türeyen karsinomlar (akciğer, meme, kolon kanseri vb.) şeklinde karşımıza çıkar. Çocukluk çağı kanserlerinde ise çevresel maruziyetlerin rolü yok denecek kadar azdır; bu hastalıklar doğrudan embriyonik dokulardan, mezoderm kaynaklı öncül hücrelerden, bağ dokulardan ve kemik iliği kök hücrelerinden kaynaklanır.
Büyüme evresindeki bir çocuğun metabolik aktivitesi ve hücresel döngü hızı çok yüksektir. Bu dinamik biyolojik yapı nedeniyle çocukluk çağı tümör hücreleri oldukça hızlı çoğalma eğilimi taşır; ancak tam da bu hızlı çoğalma karakteri sayesinde kemoterapi ilaçlarına ve radyoterapiye yetişkin kanserlerine kıyasla çok daha yüksek duyarlılık gösterir. Çocuk onkoloji birimi yalnızca mevcut tümörü ortadan kaldırmayı amaçlamaz; çocuğun büyüme kıkırdaklarını, hormonal dengesini, nörokognitif potansiyelini ve organ fonksiyonlarını koruyarak ileriki yaşantısına sağlıklı, aktif ve bağımsız bir birey olarak devam etmesini temin eder.