腎細胞癌源自於正常的腎細胞，在正常生理機能之下，腎細胞必須具有排毒的功能，相對地，腎細胞癌也常有多重藥物抵抗蛋白（multiple drug resistance protein）的表現，這種多重藥物抵抗蛋白能將很多化學藥物排出細胞外以保護自己的細胞.。故腎細胞癌對目前的化學治療反應並不好。同時腎細胞癌也對放射線治療反應不佳。所幸目前我們對腫瘤生物學的瞭解有長足的進步，因此有很多其它的生物治療方法可以派上用場，其中包括免疫治療、血管增生的抑制治療、分子訊息傳導的阻斷治療等。在這裡我們先討論腎細胞癌的免疫治療，該療法大部分適用於無法用手術切除乾淨的病人。

在很早以前就知道腎細胞癌的遠處小轉移，有機會可以自然消退，這應該是一種免疫反應，但在現實的情況下，發生的機會卻是少之又少。在筆者行醫二十年的經驗卻是從未發現過。目前所用於腎細胞癌的免疫治療包括干擾素、介白素-2、疫苗、以及小型幹細胞移植。

干擾素和介白素-2幾乎已是治療轉移性腎細胞癌的標準方法，干擾素和介白素-2也常合併化學治療一起使用，一般所用的化學治療強度並不強，原因是化學治療並非完全在用來殺死癌細胞(事實上也不容易)，它的目的之一，乃是加強腫瘤抗原的釋出而引起免疫反應。干擾素可以增加癌細胞和免疫細胞的組織抗原表現而促進免疫治療的目的，同時可以促進自然凋亡蛋白的表現，抑制腫瘤基因的表現，進而達到抑制腫瘤的表現。介白素-2則是廣泛的免疫細胞活化劑，它可以促進自然殺手細胞和T細胞的生長和活化。自然殺手細胞是較原始型的免疫細胞，本身的作用並不須要去認識癌細胞的組織抗原，作用力自然也較特異型的T細胞差。
干擾素和介白素-2都具有一些副作用，兩者都會引起發燒、肌肉酸痛、紅疹等.。介白素-2還有一種著名的副作用，就是微血管高滲透性症候群，此症候群會引起肺水腫，但此症候群在使用低劑量的介白素-2很少會發生，而在較年長的病患，使用低或高劑量的介白素-2得到的好處並沒有太大的差別。

另外一種免疫治療方法是小型幹細胞移植又稱非殲滅性（non-myeloablative）幹細胞移植，小型幹細胞移植是利用捐者白血球，在植入受者體內生長後，能對癌細胞產生免疫作用，此種移植已被證明對腎細胞癌有效，但也有限制，像捐者和受者組織抗原必須相合，以及受者年齡不能太大等。移植後的移植體對抗宿主疾病也必須控制得恰到好處。