按其来源分为三大类：天然致癌物质，在原料加工过程中生成的致癌物质及人工合成的致癌物质。
按其作用机理，分为引发剂（或称始发剂）和促发剂。两者兼是者称为完全致癌物，仅有引发作用者称为不完全致癌物。有些既非引发剂也非促发剂，且本身并不致癌，但能增强引发剂和促发剂的作用，称为助致癌物。按其作用分为确证致癌物、怀疑致癌物和潜在致癌物。作用方式又有直接作用和间接作用之别。已知的化学致癌物质约1100种以上。据世界卫生组织所属机构资料，经鉴定对动物有致癌作用的有140多种，经流行病学调查证实对人类有致癌作用的有21种，还有18种被怀疑对人有致癌作用。据估计，人类癌症的80～85%与化学致癌物质有关。最近的研究表明，很多致突变物质能引起癌症，同时许多致癌物亦可致突变，两者关系密切。
世界卫生组织下属的国际癌症研究所将致癌物质分为四大类：
一类：对人体有明确致癌性的物质或混合物，如黄麴毒素、砒霜、石棉、六价铬、二噁英、甲醛、酒精饮料、烟草、槟榔以及加工肉类（2015年11月新增）。
二类A：对人体致癌的可能性较高的物质或混合物，在动物实验中发现充分的致癌性证据。对人体虽有理论上的致癌性，而实验性的证据有限。如丙烯酰胺、无机铅化合物、氯霉素等。
二类B：对人体致癌的可能性较低的物质或混合物，在动物实验中发现的致癌性证据尚不充分，对人体的致癌性的证据有限。用以归类相比二类A致癌可能性较低的物质。比如氯仿、DDT、敌敌畏、萘卫生球、镍金属、硝基苯、柴油燃料、汽油等。
三类：对人体致癌性尚未归类的物质或混合物，对人体致癌性的证据不充分，对动物致癌性证据不充分或有限。或者有充分的实验性证据和充分的理论机理表明其对动物有致癌性，但对人体没有同样的致癌性。如苯胺、苏丹红（进入人体内后可代谢为二类致癌物。即人类可能致癌物。苏丹红还有致遗传突变作用。[2] ）、咖啡因、二甲苯、糖精及其盐、安定、氧化铁、有机铅化合物、静电磁场、三聚氰胺、汞与其无机化合物等。
四类：对人体可能没有致癌性的物质，缺乏充足证据支持其具有致癌性的物质。如己内酰胺。
按对人的致癌危险性IARC（2002）对已有资料报告的878种化学物根据其对人的致癌危险分成4类。
1类：对人致癌，87种。确证人类致癌物的要求是：①有设计严格、方法可靠、能排除混杂因素的流行病学调查；②有剂量反应关系；③另有调查资料验证，或动物实验支持。
2A类：对人很可能致癌，63种。此类致癌物对人类致癌性证据有限，对实验动物致癌性证据充分。