Nitrosamin và các hợp chất   N-Nitroso khác, là những chất gây ung thư thực nghiệm trên động vật. Những chất này thường có mặt trong thực phẩm với một lượng nhỏ. Các chất nitrit và nitrat thường có tự nhiên trong các chất bảo quản thịt, cá và các thực phẩm chế biến. Tiêu thụ nhiều thức ăn có chứa nitrit, nitrat có thể gây ra ung thư thực quản, dạ dày. Những nghiên cứu đã chỉ ra rằng các loại thực phẩm ướp muối, hay ngâm muối như cá muối có hàm lượng nitrosamin cao. Các nước khu vực Đông Nam Á thường tiêu thụ loại thực phẩm này có liên quan đến sinh bệnh ung thư vòm mũi họng. Các nhà khoa học Nhật Bản chỉ ra việc tiêu thụ nước mắm, chứa một hàm lượng nitrosamin cao, liên quan đến ung thư dạ dày.

Aflatoxin sinh ra từ nấm mốc Aspecgillus flavus, đây là một chất gây ra bệnh ung thư gan, bệnh phổ biến ở các nước nhiệt đới. Loại nấm mốc này thường có các ngũ cốc bị mốc nhất là lạc mốc.

Mối liên quan giữa dinh dưỡng với ung thư được thể hiện ở hai khía cạnh chính: trước hết là sự có mặt của các chất gây ung thư có trong các thực phẩm, thức ăn, vấn đề thứ hai có liên quan đến sinh bệnh học ung thư là sự hiện diện của các chất đóng vai trò làm giảm nguy cơ sinh ung thư (vitamin, chất xơ…) đồng thời sự mất cân đối trong khẩu phần ăn cũng là một nguyên nhân sinh bệnh.

Sử dụng một số phẩm nhuộm thực phẩm, có thể gây ra ung thư, như chất Paradimethyl Amino Benzen dùng để nhuộm bơ thành bơ vàng có khả năng gây ung thư gan. Tại các nước này sử dụng các chất phẩm nhuộm thức ăn cũng như các chất phụ gia được kiểm duyệt rất nghiêm ngặt để đảm bảo an toàn thực phẩm. Các thực phẩm có chứa các dư lượng, tàn tích của các thuốc trừ sâu, không chỉ có thể gây ra ngộ độc cấp tính mà còn có khả năng gây ung thư.

Một số cách nấu thức ăn bảo quản thực phẩm có thể sẽ tạo ra chất gây ung thư. Những thức ăn hun khói có thể bị nhiễm Benzopyrene. Việc nướng trực tiếp thịt ở nhiệt độ cao có thể sẽ tạo ra một số sản phẩm có khả năng gây đột biến gen.

Khẩu phần bữa ăn đóng một vai trò quan trọng trong gây bệnh ung thư nhưng ngược lại, có thể lại làm giảm nguy cơ gây ung thư. Có mối liên quan giữa bệnh ung thư đại trực tràng với chế độ ăn nhiều mỡ, thịt động vật. Chế độ ăn mỡ, thịt gây ung thư qua cơ chế làm tiết nhiều axit mật, chất ức chế quá trình biệt hóa của các tế bào niêm mạc ruột.

Trong hoa quả và rau xanh chứa nhiều vitamin và chất xơ. Các chất xơ làm hạn chế sinh ung thư do chất xơ thúc đẩy nhanh lưu thông ống tiêu làm hạn chế sinh ung thư do chất xơ thúc đẩy nhanh lưu thông ống tiêu hóa làm giảm thời gian tiếp xúc của các chất gây ung thư với niêm mạc ruột, mặt khác bản thân chất xơ có thể gắn và cố định các chất gây ung thư để bài tiết theo phân ra ngoài cơ thể. Các loại vitamin A, C, E làm giảm nguy cơ ung thư biểu mô, ung thư dạ dày, ung thư thực quản, ung thư phổi… thông qua quá trình chống oxy hóa, chống gây đột biến gen.