癌癥是美國成人的第二大殺手，造成每年超過527000人死亡。因為癌癥是與生活中氧化應激的負擔密切相關，而番茄紅素，以其強大的抗氧化作用，引起了腫瘤學家和公共衛生工作者濃厚的興趣。
在增加癌癥預防的能力方面，番茄紅素具有額外的機制。前列腺癌疾病，被認為是番茄紅素最好的預防目標。除了降低前列腺組織中的氧化應激，番茄紅素還可以減少炎癥，防止DNA損傷，調節內分泌的重要生長因子“縫隙連接”，并幫助他們停止生長失控。番茄紅素還可以減緩新血管的生長，而前列腺癌需要他們的發展。番茄紅素和前列腺癌的人體研究是令人鼓舞的。番茄紅素的攝入量與降低患前列腺癌的發展和如果它發展使其進展較慢直接相關。番茄紅素也降低了癌癥癥狀如疼痛和尿路癥狀。
在另外一個調查中，新診斷的前列腺腫瘤男性進行補充番茄紅素，每日補充兩次15毫克，三周后，病變組織手術切除。在補充番茄紅素的患者中，腫瘤被發現是比對照組顯著更小和更少侵入性。腫瘤也顯著比在對照組處于低級水平。補充番茄紅素的病人對腫瘤標志物水平稱為前列腺特異性抗原(PSA)也大幅下跌，而他們的對照組上升了大約相同的水平，其他人體的研究表明了類似的效果，包括PSA增長率放緩。
乳腺癌是女性癌癥死亡的首要原因。它也可用番茄紅素進行預防。經番茄紅素處理后，在培養的乳腺癌細胞表現出導致改進的DNA修復的基因變化，細胞的復制速度放緩，并增加細胞的凋亡。單獨和合并結合褪黑激素，番茄紅素大幅降低在乳腺組織的氧化應激標志物，同時增強乳房的天然抗氧化劑酶保護系統。
番茄紅素也可能有助于降低宮頸癌的風險。血液中番茄紅素含量高達56%的女性不太可能有人類乳頭狀瘤病毒持續感染，而其是惡性宮頸癌的主要原因。
番茄紅素可預防肺癌。肺組織有很高的氧曝光，使得它特別容易受到氧化應激，可導致癌癥。番茄紅素能減少誘導的DNA損傷的人肺細胞。高攝入量的番茄紅素人群患肺癌的風險降低28%。
結腸癌是最常見的在成人中列第二的惡性腫瘤。像許多其他癌癥，它是部分受控于內分泌因素的控制，包括胰島素樣生長因子-1，或IGF-1。補充番茄紅素，30毫克/天，人體受試者(有家庭或個人的結腸癌歷史，IGF-1濃度降低而增加了胰島素樣生長因子結合蛋白的水平，降低了IGF-1的可用性而避免刺激癌細胞的生長。
值得注意的是，番茄紅素的抗氧化作用是如此強大，他們有可能影響癌癥的化療和放射治療，兩者都依賴于產生自由基在腫瘤殺死惡性細胞。專家警告說，那些接受化療或放射治療的癌癥人群，在增加番茄紅素攝入量之前，應該先與治療腫瘤的專家討論。
