As razões para a formação mais precoce de células cancerosas de esófago e o padrão de metástase ainda não são compreendidas. As células normais da mucosa esofágica proliferam quando o corpo precisa delas, e depois morrem quando são envelhecidas e danificadas por regulação. É durante este processo que as células do esófago podem tornar-se metabolicamente desreguladas e sobreproliferar e tornar-se cancerosas. Teoriza-se que o esófago está constantemente em estreito contacto com os alimentos e está sujeito a influências ambientais que têm uma elevada probabilidade de alterações genéticas nas células da mucosa, podendo levar à hiperproliferação rápida de algumas células, permitindo que as células se dividam e formem minúsculos grumos que não morrem facilmente mesmo quando envelhecidos e danificados, formando a lesão primária do cancro. As células cancerígenas têm geralmente origem em células epiteliais escamosas ou glandulares, conhecidas como carcinoma escamoso e adenocarcinoma, respectivamente. Na China, o carcinoma escamoso do esófago é mais comum. Se não forem tratadas, as lesões cancerosas primárias no esófago continuarão a crescer e a invadir os tecidos e órgãos circundantes, e propagar-se-ão aos pulmões, fígado, ossos, cérebro e outros tecidos e órgãos através de vasos sanguíneos ou vasos linfáticos, formando segunda e terceira e mais lesões, um processo conhecido como metástase.