实验动物种群中不经有意识的人工实验处置而自然发生的一类肿瘤称之为自发性肿瘤。其发现来源于研究人员对动物的观察和了解，自发性肿瘤发生的类型和发病率可随实验动物的种属、品系及类型的不同而各有差异，其产生以小鼠为多，而不同品系小鼠的肿瘤易发部位也不尽相同。大鼠自发性肿瘤发病率远低于小鼠，特别是消化系统肿瘤、呼吸系统肿瘤和白血病的发病率更低。肿瘤实验研究中，一般应当选用高发病率的实验动物肿瘤模型作为研究对象，以低发病率的肿瘤模型作为对照。

自发性肿瘤多发生于体表或目前体检易于发现的部位且多数为病毒性，如C3H小鼠出生后乳腺癌发生率较高，A系小鼠出生后18个月内肺癌发生率可达90％，AKR和C57小鼠白血病发生率高等。AKR白血病的生长规律研究提示，该鼠出生时即带有致癌的RNA病毒，在鼠龄6～13个月内，每个月小鼠自发瘤的死亡率为15％～20％，而伴有增殖能力的瘤细胞常于诊断前1个月在小鼠胸腺中出现，诊断后中等生存期为16d，以上规律的阐明为化疗提供了基础知识。当前新药研究中自发性肿瘤模型应用最多的是小鼠自发性乳腺癌，常用高自发率的C3H小鼠或BALB/c雌鼠与 DBA/2雄鼠杂交的第一代CD2F1小鼠，它们于出生后10个月左右可检出肿瘤，而后生存20～35d死亡，大量繁殖此类小鼠，自发瘤可高达70％，一般于检出肿瘤块后分组给药，通过观察其平均生存时间的延长率来评价药物的疗效。

肿瘤实验研究中选用自发性肿瘤模型为对象的优点在于：首先，与用实验方法诱发的肿瘤相比自发性肿瘤与人类所患肿瘤更为相似，有利于将动物实验结果推用到人；其次是这一类肿瘤发生的条件比较自然，有可能通过细致观察和统计分析找出还未经发现的环境或其他致癌因素，可以着重观察遗传因素在肿瘤发生上的作用。而应用自发性肿瘤模型的缺点在于：肿瘤的发生情况可能参差不齐，不可能在短时间内获得大量肿瘤学材料，观察时间可能较长，实验耗费较大。

自发性肿瘤的另一个用途是用于建立移植性肿瘤模型，例如当今应用广泛的小鼠Lewis肺癌，即是Lewis于1951年在未经处理的C57BL小鼠肺上发现的未分化上皮样癌，是世界上第一例由小鼠自发性肿瘤建立的实体型移植肿瘤模型；再例如小鼠Ehrlich腹水癌自发于小鼠乳腺，后经人工建立为腹水瘤；另外还有以C3H小鼠自发乳腺癌、ARK小鼠自发白血病和C3H/He小鼠自发肝癌等多种自发性肿瘤建立起的移植性肿瘤模型。