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在1846年10月16日，牙医William Morton在马萨诸塞州总医院使用乙醚气体作为手术麻醉剂，这是现代手术的开端。
约翰霍普金斯大学的Willian Stewart Halsted是新发现麻醉剂的拥护者。他在十九世纪八十年代引入了根治性乳房切除术，他认为除去患者癌症的唯一方法是去除整个乳房、相邻肌肉以及淋巴结。由此，根治性乳房切除术成为一项标准，且延续时间超九十年。
然而，二十世纪五十年代积累的数据显示Halsted的根治性乳房切除术并没有真正优势。在二十世纪六十年代后期，一位名为George Barney Crile的年轻外科医生执行了肿块切除术手术，其中包括去除肿瘤以及附近的少许组织，保留了大部分肌肉的完整性。
1896年后，科学家就开始使用放射法来摧毁癌细胞，这刚好就是X射线被发现的一年后。在进行特定的癌症手术后，科学家使用放射技术杀死癌症细胞。然而，辐射伴随着副作用，包括精疲力竭，晕船以及间发疼痛。在二十世纪三十年代，镭表表盘油漆工案件证明辐射也能导致癌症。这让公众对于“辐射作为脑癌、白血病和淋巴瘤唯一疗法这一公共认知”感到困惑。
化学疗法使用药物来杀死全身的癌细胞。它们在治疗儿童白血病，以及之后的睾丸癌、淋巴瘤方面十分有效。
化学疗法药物早期重点在于杀伤快速分裂的细胞。因为我们机体的头发、指甲、皮肤、嘴、呼吸道以及小肠细胞都以高速率更新，那些化学疗法药物会阻断这些细胞的生长，从而导致口腔溃疡、脱发、腹泻以及感染。此外，药物会影响感觉细胞，经常导致严重恶心。
在大多数化疗中，给予更多药物会提高治愈率，这就意味着医生有时会强制用药，而这可能超过病人的承受范围。虽然治疗看起来成功，但病人会死于副作用。
在1896年，德国医生Artur Pappenheim使用干细胞术语来描述那些能够产生红细胞和白细胞的祖细胞。在1961年，加拿大的Ernest McCulloch和James Till证实了这些细胞的存在。在他们的研究中，以两组老鼠作为实验个体。一组老鼠是辐射的受害者，另一组老鼠是健康的骨髓捐赠者。静脉注射健康鼠的骨髓细胞后，受到辐射的老鼠开始产生足够的血液供其生存。他们解剖辐射组老鼠，在它们的脾中发现捐赠的干细胞群。这些细胞能够自我更新和分化成各种各样的血细胞，它们就是血液干细胞。
在1952年， John Main和Richnond Prehn发现骨髓移植能够拯救小鼠的免疫系统。他们先摧毁小鼠的免疫系统，然后注射健康鼠的骨髓细胞。为了测量它们的免疫功能，研究者移植了来自骨髓捐赠鼠的皮肤。小鼠接受了移植皮肤，恢复了免疫功能。
然而，当研究者想在人体上重现这一实验时，他们失败了，不是受赠者的免疫系统攻击或杀伤捐赠者的细胞，就是捐赠者的免疫细胞会攻击受体宿主。科学家将这情况称为“移植物抗宿主病”。
在1957年，生理学家E. Donnall Thomas展示了使用和接受者匹配的骨髓细胞不会引起这类反应。他通过移植同卵双胞胎中一人的骨髓细胞至另一个人，治愈了白血病。一年后，科学家发现了能够识别外来细胞的人类白细胞抗原。Thomas的双胞胎间移植能够成功是因为兄弟姐妹拥有相同的人类白细胞抗原。
科学家现在使用化学疗法来摧毁患者的免疫系统，然后使用骨髓移植技术进行重塑。他们使用免疫抑制剂来减少移植过程中“移植物抗宿主病”的风险。病人能采集和冻存自身骨髓以备未来接受骨髓自身移植。
骨髓移植对于有免疫障碍的患者（如泡泡男孩大卫维特）是一项治疗方案。患者一定要经历化疗来杀死他们已存在的骨髓细胞，从而让机体做好接受新的骨髓细胞的准备。
骨髓移植代表着癌症有前景的未来。药物能够降低癌症风险，却不能治愈，而骨髓移植能够达到这一效果。它能够代替缺陷的血液系统或者确保强化疗法来治愈白血病。
在十九世纪八十年代，纽约外科医生William Coley认为“手术后注射引发的感染能提高癌症患者的数量”。他给出的理论是机体自然免疫反应帮助祛除了癌症。他通过使用不同类型的死细菌去诱导患者感染来测试他的理论，发现免疫刺激能增强抗癌效应。虽然他的大多数同僚忽略了这一疗法，而其他人却使用感染源来治疗疾病，并获得一定成功。在1927年，Julius Wagner-Jauregg因使用疟疾病原体来引发发热治疗梅毒获得了诺贝尔奖项。