根据组织发生学，膀胱肿瘤可以分为上皮性肿瘤和非上皮性肿瘤。上皮性肿瘤占膀胱肿瘤的95%以上，以尿路上皮癌为主，占90%，其次为鳞癌和腺癌，分别占3%～7%和2%。其他少见的类型还有小细胞癌、类癌、恶性黑色素瘤等。近20%～30%的尿路上皮癌有区域性鳞状或腺样化生，是预后不良的指标。按照肿瘤生长方式分三类，一类是肿瘤和间质共同组成向膀胱腔内生长成为乳头状瘤或乳头状癌，占70%；另一类是肿瘤在上皮内浸润性生长，形成内翻性乳头状瘤或浸润性癌，占25%；非乳头和非浸润性者（原位癌）占5%。肿瘤侵犯膀胱壁以三种方式进行：肿瘤浸润呈一致密团块的包裹性浸润，占70%；孤立的凸出式浸润，占27%；沿肌肉内平行或垂直于粘膜表面的淋巴管浸润扩散，占3%。由于肿瘤实际侵犯膀胱壁的范围远比临床所见广泛，故肿瘤不能被充分切除而易复发，这是临床上膀胱肿瘤易复发的重要原因之一。膀胱肿瘤可发生在膀胱的任何部位，但以三角区和输尿管口附近最多，约占一半以上，其次为膀胱侧壁、后壁、顶部、前壁。非上皮来源的恶性肿瘤主要来自间叶组织，占全部膀胱肿瘤的2%以下，如横纹肌肉瘤、平滑肌肉瘤、淋巴瘤、血管肉瘤等。

膀胱癌的转移途径包括血道、淋巴道、直接扩散、种植转移等。淋巴道转移发生最早，是最常见的转移途径，最多转移至闭孔淋巴结，其次为髂外淋巴结，骶前、髂内、髂总和膀胱周围淋巴结。晚期患者常发生血行转移，常见转移脏器为肺、肝、骨、肾上腺等处。膀胱癌可侵出膀胱壁直接侵及前列腺、尿道、子宫、阴道等处，甚至直接侵及盆壁和腹壁。种植转移常发生在术中，是术后发生切口和尿道残端复发的原因之一。