Di căn đƣợc định nghĩa là tế bào ung thƣ di chuyển từ khối u nguyên phát tới hạch bạch huyết hay cơ quan khác. UTTT thƣờng tiến triển tự nhiên từ khối u nguyên phát nếu không đƣợc điều trị tế bào ung thƣ sẽ lan tới hạch vùng rồi di căn xa đến gan, phổi, não và có thể xâm lấn sang các tạng lân cận. Theo thống kê của Hiệp hội phẫu thuật viên đại trực tràng Mỹ năm 2007 (The American Society of Colon and Rectal Surgeon) khoảng 20% UTĐTT có di căn tại thời điểm chẩn đoán và tỷ lệ sống sau 5 năm với các phƣơng pháp điều trị hiện nay là 8%. Nguyên nhân tử vong của bệnh ung thƣ do di căn chiếm 90%. Hiểu biết về tiến triển của UTTT là cơ sở cho nguyên tắc phẫu thuật trong UTTT [144].
Tế bào ung thƣ lan dọc theo thành ống tiêu hóa ở lớp dƣới niêm mạc thấp hơn bề mặt khối u. Các nghiên cứu về vi thể cho thấy diện cắt theo
thành ống tiêu hóa dƣới khối u trực tràng 2cm thì 99% không còn tế bào ung thƣ. Năm 1982 Heald R.J phẫu thuật viên ngƣời Anh đƣa ra khái niệm cắt toàn bộ MTTT đối với UTTT trung bình và thấp đã làm giảm tỷ lệ tái phát tại chỗ từ 14% tới 30% xuống còn dƣới 5%. Đây đƣợc coi là một trong những thay đổi quan trọng trong lịch sử phẫu thuật UTTT vì đối với MTTT diện cắt phần mạc treo cách bờ dƣới khối u từ trên 5 cm trở nên 99% không còn tế bào ung thƣ. Khái niệm cắt toàn bộ MTTT đã trở thành nguyên tắc phẫu thuật với UTTT trung bình, UTTT thấp [65],[71].
- Di căn hạch trong UTTT thƣờng theo thứ tự tế bào ung thƣ theo hệ thống bạch huyết dƣới niêm mạc tới hạch cạnh khối u trong MTTT sau đó lan tới các chặng hạch dọc theo bó mạch trực tràng trên đổ về bó mạch mạc treo tràng dƣới và hạch dọc động mạch chủ bụng. Tế bào ung thƣ cũng có thể di căn theo bó mạch trực tràng giữa đổ về hạch chậu trong, lỗ bịt hoặc theo bó mạch trực tràng dƣới về nhóm hạch bẹn. Khái niệm “Skip Metastasis” mô tả sự di căn “nhảy cóc” không tuân thủ trình tự các chặng hạch theo giải phẫu thông thƣờng ví dụ nhƣ UTTT thấp, hạch trong MTTT chƣa có di căn nhƣng hạch gốc bó mạch trực tràng trên đã tìm thấy tế bào ung thƣ. Ngày nay cơ chế của hiện tƣợng di căn “nhảy cóc” vẫn chƣa đƣợc sáng tỏ [57],[63].
- Di căn đƣờng mạch máu theo tĩnh mạch trực tràng trên về tĩnh mạch mạc treo tràng dƣới, tĩnh mạch cửa, tĩnh mạch chủ dƣới dẫn tới di căn xa nhƣ gan, phổi, não, buồng trứng, xƣơng, phúc mạc... [42].