Kháng nguyên khối u là các kháng nguyên được trình diện bởi các phân tử MHC I trên bề mặt tế bào khối u. Đôi khi các kháng nguyên này chỉ được trình diện bởi các tế bào khối u và không có ở tế bào thường. Trong trường hợp này, chúng được gọi là kháng nguyên đặc hiệu khối u và thường là kết quả của một đột biến đặc hiệu cho khối u. Phổ biến hơn, các kháng nguyên này được trình diện ở tế bào khối u lẫn tế bào thường, khi đó chúng được gọi là kháng nguyên liên hệ khối u. Nếu lympho bào T độc tế bào nhận ra kháng nguyên này, chúng có thể tiêu diệt tế bào khối u trước khi tế bào khối u tăng sinh và di căn.

Kháng nguyên khối u cũng có thể có ở bề mặt khối u ở dạng, chẳng hạn là, một thụ thể bị đột biến. Trong trường hợp này chúng bị nhận diện bởi tế bào B.