肺癌的病因至今尚不完全明确，上世纪五十年代以来，全球已有大量流行病学研究证实吸烟是导致肺癌首要的危险因素。长期吸烟者的肺癌发生率是不吸烟人群的20～40倍。肺癌的发生与烟草的种类、开始吸烟的年龄、吸烟的年限、吸烟量有关。
美国和英国的队列研究表明，吸烟与肺癌之间存在着明显的剂量效应关系;吸烟与不同肺癌细胞类型也有剂量-效应关系，与鳞癌和小细胞癌的关系明显高于腺癌;吸烟年限对细胞类型的影响比每日吸烟量更重要，吸烟年限对所有细胞类型都有剂量-效应关系，但与鳞癌的关系比对腺癌更明朗。
一项关于中国人群肺癌发生的主要危险因素的荟萃分析表明：目前影响中国人群肺癌发生的主要因素为吸烟、室内环境污染、呼吸系统基础疾病及家族史等。
吸烟不仅危害吸烟者本人健康，其周围人群还会因为被动吸入大量环境中的烟草烟雾而导致健康受损。日本一项前瞻性队列研究结果表明，重度吸烟者的非吸烟妻子患肺癌的危险性较高，且存在剂量-效应关系。国外学者B1ot将多项有关被动吸烟与肺癌关系的研究综合分析后认为，妻子因丈夫吸烟而患肺癌的危险性增加高达30%。
烟草燃烧时会释放致癌物质，烟雾中有250多种有毒物质或致癌物质，与肺癌关系密切的主要有多环芳烃类化合物、苯、砷、丙烯、烟碱(尼古丁)、一氧化碳和烟焦油等。实验证明烟雾冷凝物可强烈地、重复性地诱发小鼠肺癌。此外，尼古丁可致成瘾。这些致癌物质可通过不同的机制，导致支气管上皮细胞DNA的损害，某些癌基因的激活，抑癌基因的突变和失活，最终导致细胞遗传信息转化癌变。
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