Warburg etkisi kanser metabolizması araştırmalarının temel referans noktalarından biridir. Otto Warburg, 1924'te tümör hücrelerinin oksijen varlığında bile glikozu laktata dönüştürdüğünü gözlemledi. Bu aerobik glikoliz tercihini anlamak, tümör biyolojisinin metabolik boyutunu açıklamanın anahtarıdır. Normal hücre metabolizması koşullarında mitokondriyal oksidatif fosforilasyon (OXPHOS) enerji üretiminde verimli yoldur; glukoz başına ~36 ATP üretilir. Warburg etkisi kanser metabolizması bağlamında ise tümör hücreleri bu verimli yoldan uzaklaşarak glukoz başına yalnızca 2 ATP üreten laktik asit fermantasyonunu tercih eder. Bu tercih, başlangıçta metabolik bir dezavantaj gibi görünse de biyosentetik avantajlar sunar. Aerobik glikolizin tümör hücresine işlevsel katkıları birkaç boyutta tanımlanmaktadır. Biyomakromolekül sentezi için ara metabolit akışı: pentoz fosfat yolu aracılığıyla riboz ve NADPH üretimi; asit akışı yoluyla lipid sentezi için asetat. Bunların yanı sıra hızlı proliferasyonun karbon iskelet gereksinimi glikolizin hız artırımıyla karşılanır. Tümör mikro ortamı açısından Warburg etkisi kanser metabolizmasının yarattığı laktat birikimi ekstrasellüler pH'ı düşürür; bu asidik mikro ortam immün hücre işlevini baskılar, matris metalloproteinaz aktivitesini artırır ve invazyon kapasitesini yükseltir. Tümör ile çevre stromal hücreler arasındaki metabolik simbioz hipotezi de buradan türemiştir: tümörün saldığı laktat komşu oksijenize hücreler tarafından mitokondriyal substrat olarak kullanılabilir. Molekül düzeyinde Warburg etkisi kanser metabolizmasında HIF-1α, c-Myc ve PI3K/Akt/mTOR yolakları merkez rol oynar. HIF-1α, PDK1 ekspresyonunu artırarak pirüvatın mitokondriyal oksidasyonunu inhibe eder. Bu yolakların hedeflenmesi, 2-deoksiglukoz ve dikloroasetat gibi metabolik inhibitörlerin araştırılmasını hareketlendirmiştir.