肿瘤是人体某些组织细胞失控，导致异常克隆增殖而形成的癌细胞。 肿瘤形成的一个重要机制是组织细胞在外界诱变因素的作用下发生基因突变，番茄红素可以阻断这一过程，发挥抗癌作用。

番茄红素是蔬菜和水果可能有效的多种抗癌成分中的重要成分之一。早在20世纪50年代，美国医学专家就首次报道番茄红素具有抗癌作用。 后来，科学实验研究证明，番茄红素确实具有预防和抑制恶性肿瘤的作用。 例如，美国的科学家对47894名居民进行了为期六年的跟踪调查，用问卷的方式记录了他们摄入各种水果和蔬菜的情况以及他们的癌症发病率。 结果发现，这些受试者中有 812 人在 1982 年至 1992 年期间患有前列腺癌，而摄入番茄酱、番茄汁和西红柿可以降低患这种癌症的风险。 日本某医学研究机构调查了四个胃癌发病率不同的地区，测量了居民血浆中维生素A、C、E、β-胡萝卜素和番茄红素的含量，发现血浆番茄红素浓度越高，番茄红素的浓度越高。 胃癌的发病率较低。

此外，美国肿瘤研究学会进行了一项临床试验番茄红素的作用，证明番茄红素可能对前列腺癌患者的治疗起到决定性作用，因为番茄红素可以改善影响前列腺癌患者生存的五个因素。

最后值得一提的是，每天摄入30毫克的番茄红素，可以预防前列腺癌、消化道癌、宫颈癌、乳腺癌、皮肤癌、膀胱癌等多种癌症。 人体不能合成番茄红素，必须从饮食中摄取（番茄红素不能从生番茄中获取）。 因此，在肿瘤和癌症的治疗中番茄红素的作用，补充番茄红素是必不可少的。