癌症是美国成人的第二大杀手，造成每年超过527000人死亡。因为癌症是与生活中氧化应激的负担密切相关，而番茄红素，以其强大的抗氧化作用，引起了肿瘤学家和公共卫生工作者浓厚的兴趣。
在增加癌症预防的能力方面，番茄红素具有额外的机制。前列腺癌疾病，被认为是番茄红素最好的预防目标。除了降低前列腺组织中的氧化应激，番茄红素还可以减少炎症，防止DNA损伤，调节内分泌的重要生长因数“缝隙连接”，并帮助他们停止生长失控。番茄红素还可以减缓新血管的生长，而前列腺癌需要他们的发展。番茄红素和前列腺癌的人体研究是令人鼓舞的。番茄红素的摄入量与降低患前列腺癌的发展和如果它发展使其进展较慢直接相关。番茄红素也降低了癌症症状如疼痛和尿路症状。
在另外一个调查中，新诊断的前列腺肿瘤男性进行补充番茄红素，每日补充两次15毫克，三周后，病变组织手术切除。在补充番茄红素的患者中，肿瘤被发现是比对照组显着更小和更少侵入性。肿瘤也显着比在对照组处于低级水准。补充番茄红素的病人对肿瘤标志物水准称为前列腺特异性抗原（PSA）也大幅下跌，而他们的对照组上升了大约相同的水准，其他人体的研究表明了类似的效果，包括PSA增长率放缓。
乳腺癌是女性癌症死亡的首要原因。它也可用番茄红素进行预防。经番茄红素处理后，在培养的乳腺癌细胞表现出导致改进的DNA修复的基因变化，细胞的复制速度放缓，并增加细胞的雕亡。单独和合并结合褪黑激素，番茄红素大幅降低在乳腺组织的氧化应激标志物，同时增强乳房的天然抗氧化剂酶保护系统。
番茄红素也可能有助于降低宫颈癌的风险。血液中番茄红素含量高达56%的女性不太可能有人类乳头状瘤病毒持续感染，而其是恶性宫颈癌的主要原因。
番茄红素可预防肺癌。肺组织有很高的氧曝光，使得它特别容易受到氧化应激，可导致癌症。番茄红素能减少诱导的DNA损伤的人肺细胞。高摄入量的番茄红素人群患肺癌的风险降低28%。
结肠癌是最常见的在成人中列第二的恶性肿瘤。像许多其他癌症，它是部分受控于内分泌因素的控制，包括胰岛素样生长因数-1，或IGF-1。补充番茄红素，30毫克/天，人体受试者（有家庭或个人的结肠癌历史），IGF-1浓度降低而增加了胰岛素样生长因数结合蛋白的水准，降低了IGF-1的可用性而避免刺激癌细胞的生长。
值得注意的是，番茄红素的抗氧化作用是如此强大，他们有可能影响癌症的化疗和放射治疗，两者都依赖于产生自由基在肿瘤杀死恶性细胞。专家警告说，那些接受化疗或放射治疗的癌症人群，在增加番茄红素摄入量之前，应该先与治疗肿瘤的专家讨论。
