Un mélanome de la peau est une maladie des cellules de la peau appelées mélanocytes. Il se développe à partir d'une celllule initialement normale qui se transforme et se multiplie de façon anarchique.

Lorsque des cellules cancéreuses apparaissent, elles sont d'abord peu nombreuses et limitées à la surface de la peau. La plupart des mélanomes se développent d'abord horizontalement dans l'épiderme (sauf le mélanome nodulaire qui peut d'emblée se développer vers les couches profondes de la peau). Tant que la tumeur se situe au sein de l'épiderme, on parle de mélanome in situ. Si le mélanome est enlevé à ce stade, il n'y a pas de risque d'évolution métastatique.

Avec le temps et si aucun traitement n'est effectué, la tumeur progresse en profondeur à travers le derme et l'hypoderme. Dès lors que la tumeur franchit la couche basale et atteint le derme, on dit que le cancer est invasif.

Des cellules cancéreuses peuvent ensuite se détacher de la tumeur et emprunter les vaisseaux sanguins ou les vaisseaux lymphatiques pour aller envahir d'autres parties du corps.

Des cellules peuvent ainsi s'échapper de la tumeur pour envahir les ganglions proches du mélanome. Les ganglions atteints dépendent de la localisation du mélanome :
- Lorsqu'un mélanome se développe sur le visage ou le cuir chevelu, les premiers ganglions atteints sont ceux situés devant l'oreille dans le cou.

- Lorsqu'un mélanome se développe sur la peau des mains, des avant-bras ou des bras, les premiers ganglions atteints sont ceux situés dans les aisselles (ganglions axillaires) ou, plus rarement, au niveau du coude (ganglions épitrochléens).

- Lorsqu'un mélanome se développe sur le tronc, les premiers ganglions atteints sont ceux situés au-dessus de la clavicule (ganglions cervicaux ou sus-claviculaires) ou dans les aisselles, près de l'aine (ganglions inguinaux).

- Lorsqu'un mélanome se développe sur les pieds, les jambes ou les cuisses, les premiers ganglions atteints sont ceux situés près de l'aine ou plus rarement derrière le genou (ganglions poplités).

Parfois, les cellules cancéreuses s'installent dans les canaux lymphatiques situés entre la tumeur primitive et les premiers ganglions proches de celle-ci formant des tumeurs, cutanées ou sous-cutanées, sous la forme de nodules de tailles pouvant varier de celle d'une tête d'épingle à plusieurs centimètres. On les appelle métastases en transit.

Enfin, les cellules cancéreuses du mélanome peuvent se propager, via les vaisseaux sanguins ou lymphatiques vers d'autres tissus ou organes. On parle de métastases à distance. On dit que le mélanome est métastatique. Les métastases à distance les plus fréquentes sont localisées sur la peau et dans les ganglions lymphatiques, puis, les poumons, le foie et le cerveau. Cependant, quasiment tous les organes peuvent être le siège de métastases d'un mélanome.