骨肉瘤的主要組織成分是腫瘤成骨細胞、腫瘤骨樣組織和腫瘤骨。其成分的量隨腫瘤成骨細胞的分化程度而變化。分化成熱的瘤骨較多，稱為硬化型骨肉瘤，分化相對原始的瘤骨較少，稱為溶骨性骨肉瘤。介於兩者之間，有不同程度的溶骨性和硬化性骨肉瘤。
肉眼觀察下，骨肉瘤的性質相當不壹致，有硬如象牙的(硬化型骨肉瘤)，有脆軟如肉芽易出血的，有瘤骨少的(溶骨性骨肉瘤)。由於生長迅速，血供不足，有的腫瘤壞死，形成含有褐色或血性液體的囊腫，有的生長迅速，血供豐富。腫瘤組織中含有大量擴張的血管和血液安全，使腫瘤產生搏動和噪聲，形成假性動脈瘤。
在顯微鏡下，腫瘤組織的組成也是復雜的和無常的。在硬化部分的切片中，可發現不分層、無骨小管系統、排列紊亂、染色較深的腫瘤小梁。在腫瘤骨束之間的空間中可能有未受損的正常骨。與腫瘤骨相比，表現出腫瘤骨束不遵守生理力線原理的紊亂現象。溶骨性切片中可發現腫瘤骨少見或不存在，偶見散在的類骨質組織，但腫瘤成骨細胞較多，分化原始，大小不壹，胞漿不均勻，膜不清，核大，染色深，分裂多。此外，血管豐富，呈正弦狀，管壁由腫瘤細胞形成。事實上，兩種顯微鏡下的不同組織圖像可能存在於成千上萬個骨肉瘤中。這說明骨肉瘤壹旦發生，無論是硬化型還是溶骨性，惡性程度都不可能有很大差別。除上述鏡下所見外，還可發現兩種罕見細胞:壹種是腫瘤巨細胞，細胞核多達3-10，染色深，另壹種是散在腫瘤壞死部分或出血部分周圍的外來巨細胞。其形態與骨巨細胞瘤相同。壹般來說，骨肉瘤的主要成分是腫瘤成骨細胞、骨樣組織和腫瘤骨。但也可能存在壹些惡性程度不同的軟骨組織小島，數量較少，無法影響骨肉瘤的本質。所以骨肉瘤的名稱不應該因為軟骨組織的出現而改變。
骨肉瘤轉移早，轉移快，轉移瘤幾乎完全在肺部，但通過肺部轉移到其他器官的很少見。局部淋巴結可因腫瘤壞死而增生擴張，但轉移瘤很少。
臨床表現
患者多為青少年或10~25歲的年輕人:由畸形性骨炎轉變而來者，年齡往往在50歲以上，男性多於女性，約為2:1。長管狀骨的幹骺端是骨肉瘤的好發部位。骨肉瘤也可發生在骨骺、骨幹和任何其他骨組織中。最典型的部位是管狀骨(約80%病例)。股骨遠端、脛骨近端和肱骨是最常見的部位。最早的主訴是持續的局部鉆孔樣疼痛。疼痛往往難以忍受，尤其是在晚上。所以患者睡眠不好，食欲不振，體重快速下降，精神萎靡。疼痛2 ~ 3個月後，局部可摸到腫瘤，但硬度不確定，有輕度壓痛。腫瘤周圍的肌肉很早就萎縮了，使得腫瘤部分顯得更大。之後皮膚緊張有光澤，顏色發生變化，呈銅色，淺靜脈膨出，有時可感覺到搏動或聽到血管搏動的雜音，故稱惡性骨動脈瘤。病人的體溫略有上升，體重下降。
檢驗費
早期可發現輕度貧血、白細胞計數升高、血清堿性磷酸酶升高。徹底手術治療後，血清堿性磷酸酶應立即降至正常水平。如果其含量持續超過正常水平，則懷疑有轉移性腫瘤。血清銅、鋅和銅鋅比有助於骨肉瘤的診斷、療效觀察和預後評估。對於骨肉瘤患者來說，血清銅含量的升高代表了體內腫瘤活動的程度。原發性骨肉瘤且無轉移的患者，患肢截肢後血清銅可降至正常水平。對於骨肉瘤患者或肺轉移患者，血清鋅可能降低。伴有轉移的骨肉瘤血清鋅低於單純骨肉瘤。無轉移的骨肉瘤患者銅/鋅比值為0.94±0.47，有轉移的患者為2.28±0.48。
愛克斯光檢查
肺部和局部的x線照片是診斷骨肉瘤和判斷肉瘤預後的重要步驟。骨肉瘤的線狀征象從以下幾個方面描述:
(1)局部軟組織腫瘤；如果腫瘤發生在深層骨膜，或者腫瘤已經從骨內突破到外圍，在x光照片上可以發現軟組織內有陰影和不規則骨化區。
(2)骨膜改變:早期骨膜改變為三角形骨膜新骨形成，繼之以日光樣骨膜反應。晚期隨著腫瘤向外圍擴展，三角形新骨也有缺損，移至骨幹中部。陽光般的新生小梁骨被腫瘤細胞擠壓破壞，形成毛發蓬松等紊亂狀態。最後，由於腫瘤繼續增生，新骨可完全消失，軟組織可出現不規則的腫瘤陰影。
(3)皮質骨的改變:骨肉瘤發生於骨膜或皮質骨本身時，最早也是最重要的改變是壹側皮質骨的輕度破壞和松動。比如腫瘤是硬化性骨肉瘤，除了骨質破壞和骨質疏松外，還有腫瘤骨質增生的不規則陰影。所以在x光照片中，可以發現組織紊亂，沒有紋理，非常密集的腫瘤骨影與疏松受損的骨質重疊。
(4)松質骨改變:髓內骨起源的骨肉瘤多為溶骨性，血供豐富，生長迅速。骨破壞由內向外迅速、廣泛、均勻，不易產生骨膜反應性新骨。x線征象可能是囊腫樣的，所以容易引起病理性骨折。
(5)肺部改變:肺轉移壹般在原發腫瘤出現後4-9個月內發現。肺部的轉移早期不容易發現，所以當肺部的x光照片沒有發現轉移時，並不代表肺部沒有轉移。壹般情況下，肺部的x光照片應每2-3個月重新拍攝壹次。連續觀察2-3年，如果肺部沒有發現轉移瘤，發現的可能性會逐漸降低。轉移瘤多分布在肺葉邊緣，偶爾可發生在肺門附近，應與鈣化淋巴結相鑒別。轉移性腫瘤是大小不壹的棉球。長得慢的，出的骨頭多，密度高。也有完全不產生瘤骨的轉移瘤，所以其密度與其他軟組織轉移瘤相同。
區別
骨肉瘤和骨關節結核很容易區分。後者是壹種慢性疾病，疼痛輕微。骨關節結核局部腫脹較大，多數病例有關節面破壞。骨肉瘤很少侵犯關節。骨肉瘤有時很難與其他惡性骨腫瘤鑒別，最終診斷只能通過組織病理學檢查。不同性程度的軟骨組織小島並不能影響骨肉瘤的本質。所以骨肉瘤的名稱不應該因為軟骨組織的出現而改變。
骨肉瘤轉移早，轉移快，轉移瘤幾乎完全在肺部，但通過肺部轉移到其他器官的很少見。局部淋巴結可因腫瘤壞死而增生擴張，但轉移瘤很少。
治療和預後
以往，骨肉瘤經活檢確診後，應盡早進行根治性手術。原則上，如果腫瘤位於四肢長骨，截肢平面應超過患骨近端關節，但當腫瘤發生在股骨下段時，據統計，髖關節截肢的效果並不比股骨上段截肢好。位於股骨上部或髂骨的腫瘤需要半骨盆切除。位於肱骨上端的應在肩、肱骨和胸壁之間截肢。如果腫瘤位置不適合操作者，則使用放射治療。
過去無論采用何種治療方法，骨腫瘤的死亡率都很高，文獻中手術治療的5年生存率只有5-20%左右。Jaffe在1972介紹了大劑量甲氨蝶呤(MTX)和亞葉酸鈣(CFR)治療骨肉瘤，取得了很大進展。骨肉瘤在有效化療的基礎上，除了截肢或關節截肢外，在有條件的情況下，還可以采用人工關節置換、大段骨切除、局部熱療等方法進行保肢治療。