Patofisiologi neuroblastoma berhubungan dengan gangguan diferensiasi sel embionik dari krista neuralis/neural crest. Patofisiologi neuroblastoma dimulai sejak migrasi neuroblas saat janin berkembang dalam kandungan. Seperti keganasan lainnya, mutasi genetik, overekspresi onkogen, dan kegagalan mekanisme apoptosis berperan dalam patofisiologi tumor ini.[3,4,6]

Sejak usia 3–5 minggu setelah konsepsi, sel-sel neuroblas mulai bermigrasi dari krista neuralis ke organ-organ di leher, toraks, dan abdomen untuk membentuk neural tube. Sel-sel tersebut secara fisiologis berdiferensiasi menjadi jaringan neuronal yang membentuk sistem saraf simpatis dan medulla adrenal.

Selama proses migrasi berlangsung, kadar N-MYC dan bone morphogenetic proteins (BMP) yang tinggi dibutuhkan. Dalam kondisi normal, setelah proses migrasi selesai, kadar protein N-MYC turun secara bertahap dan sel progenitor tersebut berdiferensiasi menjadi sel neuron dewasa.[3,4]