Oksidasyon, bazı kanserlerin de sorumlularındandır. Zeytinyağında bulunan, alfalinolenik asitler (Omega 3) düzenli kullanıldığı takdirde bazı kanser türlerine karşı, korunma sağladığı biliniyor. Zeytinyağı, A, D, E, K vitaminleri yönünden zengindir ve kanserle ilişkilendirilen serbest radikallere karşı savaşan antioksidanlar yönünden iyi bir kaynaktır. Antioksidan bileşikler, serbest radikalleri bağlarlar ve peroksidasyona karşı koruma sağlayarak, kanserden korunmada rol oynar. Zeytinyağında bulunan E vitamini, birçok kanser türüne karşı vücudumuzu koruduğu araştırmalar ile belirlenmiştir.
Köpekbalığı kıkırdağında bulunan anti-angiogenesis ve karaciğerinden çıkarılan squalene maddesi, dünyanın en önemli kanser ilacının yapımında kullanılmaktadır. Squalenen, en çok geleneksel yöntemlerle çıkarılmış %2 oranında sızma zeytinyağında vardır. Günde en az 100 ml zeytinyağı tüketen bir kişi, gerektiği kadar Squalene almış olur. Squalene maddesi, tümörlerin yok edilmesinde yapıtaşı niteliğindedir. Bu madde bazı böceklerde ve karıncalarda da vardır.
Danimarka Kopenhag Üniversitesi Hastanesi'nden Dr. Henrik E. Poulsen ve meslektaşları, İngiliz ve ABD'li bilim adamlarının ortaklaşa yürüttükleri araştırmalarda, zeytinyağının faydaları konusunda elde ettikleri şaşırtıcı sonuçlar, yayınlandı. Zeytinyağı üzerine yeni bir çalışmayla, diyete bol miktarda ilave edilen zeytinyağının, vücut hücrelerinde kansere yol açabilecek zararların önlenmesine yardım ettiği sonucuna varıldı. Elde edilen sonuçlar "FASEB (Federation of American Societies for Experimental Biology) Journal"da yayınlandı.
Zeytinyağı güçlü antioksidan olarak fonksiyon gören birkaç fenol bileşiği içerir. Böylece zeytinyağının kansere yol açan hücre harabiyetine karşı koruma sağladığı kanıtlandı. Araştırmada, Güney Avrupalı erkeklerin, Kuzeylilere oranla daha az kanser hastalığına yakalanmalarının nedeninin de, Akdeniz tipi beslenmede kullanılan zeytinyağı olduğu ortaya çıktı. Zeytinyağındaki birçok yararlı bileşimden "fenol"ün güçlü bir antioksidan olduğunu belirten araştırmayı yapan ekibin başkanı Dr. Henrik Poulsen:
Zeytinyağının, karaciğer ve bağırsak, meme ve cilt kanserinden korunmada etkili olduğu ve bu etkininde yapısındaki, fenolik antioksidanlarla birlikte bulunan squalen ve oleik asitten kaynaklandığı bilinmektedir.
Son araştırmalar, zeytinyağının bol miktarda fenolik antioksidan içeriği, kalın bağırsak ve meme patolojisiyle ilişkili reaktif oksijen türleri(serbest radikaller) üzerinde kesin önleyici niteliğe sahip olduğunu göstermiştir. Bu maddelerin antioksidan tesirleri sebebiyle, DNA hasarına yol açabilecek olan maddeleri nötralize ettikleri ve DNA üzerindeki hasarın tamirine yararlı olduğu düşünülmektedir.
Zeytinyağının yapısında bulunan mono-doymamış (tekli) yağ asitleri, sindirim kanalında, kalın barsak kanseri oluşumunda rol oynayan, safra asitlerinin üretimini azaltırlar. Yağlar midede değil, bağırsaklarda sindirilmektedir. Zeytinyağı, bağırsak boyunca mukoz membranın bütünlüğünü sağlayarak, kolon kanserini önlemeye yardımcı olur.
British Medical Journal'da yer alan bir araştırma raporunda, İspanyol bilim adamları, daha önceden kanser hücresi aşılamış oldukları deney farelerini, farklı yağlarla beslediler. 5 aylık gözlem devresinin sonunda zeytinyağı verilen farelerde, ötekilere oranla daha az kanser dokuları saptandı. 
Alman Kanser Araştırma Merkezi'nden Owen ve arkaşları, zeytinyağı kullanımının sağlık üzerine tesirlerini değerlendirdikleri bir derleme çalışmasında; bu yağın bünyesinde bulunan fenollerin, antioksidan hususiyetleri sebebiyle bazı kanserlerin (kalın bağırsak, meme ve deri) ve koroner kalp hastalıklarının gelişmesini engellediğini bildirdiler.
Ulusal Kanser Enstitüsü (American Cancer Society -Amerikan Kanser Derneği- Kanser Gerçekleri ve Figürler, 1997)'ne göre meydana gelen tüm kalın barsak kanseri vakalarının % 75'i, sağlıklı beslenme ile önlenebilirdi. Oxford Üniversitesi'nin yaptığı bir araştırma sonucunda, zeytinyağının, kalın bağırsakta bulunan ikincil öd asidi üzerindeki etkisinin, vücudu barsak kanserine ve ileride oluşması muhtemel kolorektal kansere karşı koruduğu saptandı. 
"The Journal of Epidemiology and Community Health" (Ekim, 2000) adlı dergide yayınlanan araştırmaya, Amerika dahil 28 farklı ülkeden denekler katıldı. Sonuçlar, zeytinyağının barsak mukusu üzerindeki koruyucu etkisini delillendirilirken; araştırmaya göre zeytinyağı tüketen kişilerde, kalın barsak (kolon) kanseri görülme riski, daha düşük oranda bulundu.
Oxford Üniversitesi'nden Dr. Micheal Goldacre ve doktorlar tarafından yürütülen son araştırmada, zeytinyağının, bağırsak kanserine karşı koruyucu özelliğe sahip olduğu, kolon kanserine karşı ilaç olarak kullanılabileceğini belirlenmiştir. Doktorlar, zeytinyağının, bağırsak kanserinin başlamasını engellemek için midedeki asitle tepkimeye girdiğini keşfetmişlerdir. Oxford araştırmacıları, aynı zamanda zeytinyağının, safra asidi miktarını azaltarak ve DAO (diamin oksidaz adlı enzim) seviyesini yükselterek, anormal hücre artışını engellediği ve kansere karşı koruyucu olduğunu keşfetmişlerdir. 
Sevilla Üniversitesi'nden yayınlanan makalede, zeytinyağının trigliserit metabolizmasına olan etkisiyle, kalın bağırsak ve meme kanseri riskini, romatoid artrit gibi otoimmün hastalıkların oluşumunu azalttığını; safra kesesinin düzenli boşalmasını sağlaması nedeniyle, keseleşme riskini azalttığını ve ayıca mide üzerine olan etkisi nedeniyle de, ülser oluşma riskini azaltırken, mevcut ülserin de iyileşmesini kolaylaştığını bildirdiler. Kolon kanseri (kalın bağırsak), Batı'da en yaygın kanser türlerinden biri ve Amerika'da ikinci en yüksek kanser ölüm nedenidir. 
Ulster Üniversitesi'nde başkanlığını Prof. Ian Rowland'ın yürüttüğü araştırma ekibi, virgin(sızma) zeytinyağından ekstre edilen fenol bileşiklerinin oluşturduğu karışımın, kolon kanserine karşı koruyucu olduğunu buldu. Araştırmanın kilit ismi Dr. Chris IR Gill, zeytinyağınca zengin Akdeniz diyetinin detaylı araştırıldığını ifade etti. Laboratuvarda model hücreler üzerinde invitro(cansız) ortam kullanılarak yapıldı. Dr. Gill araştırma hakkında şunları söyledi:
"Zeytinyağı fenollerinin konsantrasyonunu artırarak, bir kanser hücresi hattının 24 saat inkübasyonundan(kuluçka) sonra, DNA hasarından hücreleri koruduğunu bulduk. Zeytinyağı fenolleri, bir başka hücre hattında 48 saat sonra, karsinojenez (carcinogenesis) yolunda anti-promoter (anti-etkinleştirici) etki gösterdiler."
Epidemiyoloji ve toplum sağlığı gazetesindeki bir haberde Goldacre şunları söylüyor:
"Zeytinyağı, kolon kanserinin ilerlemesinden koruyucu bir etkiye sahip olabilir. Zeytinyağı, safra asidi miktarını azaltıyor ve bağırsaklardaki hücre yenilenmesini düzenlediği düşünülen yararlı enzim miktarını artırır."
Araştırmacılar, zeytinyağının deoksilik asit olarak adlandırılan madde miktarını azalttığını ve bağırsaklardaki hücre bölünmesiyle ilişkilendirilebilen diamin oksidase enzimini düzenleyerek, bağırsak kanserine karşı koruyucu bir etkisi olduğunu tahmin etmektedirler. Hayvanlar üzerinde yapılan eski araştırmalar, zeytinyağının kanser ve tümör oluşumunda aspir(papatyagiller familyasından bir yağ bitkisi) ve balık yağından daha faydalı olduğunu ortaya çıkarmıştır. Japon bilim adamları, saf zeytinyağının güneşlendikten sonra deriye uygulanmasının, yavaş büyüyen tümörle deri kanserine karşı korucu bir etkiye sahip olabileceğini söylüyorlar.

Amerikan Tabipler Birliği'nin, "Archive of Internal Medicine" dergisinin 12 Ocak 1998 sayısında bir makale yayınlandı. İsveç'teki Karolinska Enstitüsü'nden başta Alicja Wolk olmak üzere 8 bilim adamından oluşan bir ekip tarafından, 40-76 yaş arası 61471 kadın üzerinde, 4 yıl süren meme kanserleri üzerine, bir araştırma yapıldı. Araştırmada, günde bir çorba kaşığı zeytinyağı (yaklaşık 10 g.) almanın, aynı anda başka yağlı maddeleri azaltmak koşuluyla, meme kanseri riskini % 45 oranında düşürdüğü tespit edildi. Aynı derginin 27 Mart 2000 tarihli sayısında yayınlanan bir çalışmayla da, yüksek oranda zeytinyağı tüketen kadınların, göğüs kanserine yakalanma riskinin azaldığı tespit edilmiştir.
Harvard Üniversitesi, Halk Sağlığı Okulu Epidemiyoloji Bölümü Başkanı Dr. Dimitrios Trichopoulos:
"Amerikalı kadınlar, doymuş yağların yerine daha fazla zeytinyağı tüketmiş olsalardı, göğüs kanseri riskinde %50 kadar azalma gerçekleşebilirdi. Zeytinyağı bazı habis tümör türlerine karşı koruyucu bir etkiye sahiptir: Prostat, göğüs, kolon, pullu hücre ve yemek borusu tümörleri gibi" dedi.
Chicago'daki Feinberg Üniversitesi'nden Dr. Javier Menendez başkanlığındaki heyet tarafından yapılan ve sonuçları Amerikan Onkoloji Yıllığı'nın son sayısında yayınlanan araştırmaya göre zeytinyağında bulunan oleik asit, meme kanserine karşı koruyucu özellikler taşıyor. Oleik asit, meme kanserinin tetikleyicilerinden olan Her-2/Neu ya da ERB B-2 adlarıyla bilinen genin harekete geçmesini engelliyor. Meme kanseri hastalarının %30'unda, bu genin aktif olarak rol oynadığı ancak zeytinyağındaki oleik asitin bu genin harekete geçmesini büyük oranda engellediği belirlendi. Laboratuvar şartlarında yapılan deneylerde, meme kanserinde Her-2/Neu seviyesi, oleik asit sayesinde %20 azaltıldı. Kanserli hücreler üzerinde yapılan deneyler, Her-2/Neu genini etkisiz kılan oleik asidin, tedavinin etkisini de arttırarak hastaların ömrünü uzattığını gösterdi. 
Benzer bir çalışmada Northwestern Üniversitesi araştırmacıları tarafından yapılıp, bu makale 10 Ocakta "Annals of Oncology" dergisinde yayınlanmıştır. Makaleye göre, zeytinyağındaki mono-doymuş yağ asiti oleik asit, göğüs kanserlerinin %25-30'undan sorumlu kanser genini felce uğratabiliyor. Northwestern Üniversitesi, Feinberg School of Medicine'dan Prof. Ruth Lupu, makale sonuçları ile ilgili olarak:
"Bu sonuçlar diyet, göğüs kanseri tedavisi ve önlenmesi üzerindeki heyecan verici bir araştırmada bize yol gösterecektir" dedi. 
Göğüs kanseri hücreleri üzerinde yapılan bir seri laboratuvar deneylerinde, göğüs kanserine neden olan Her-2/neu gen ifadesinin, oleik asitle tedavi edildiğinde % 46'dan daha fazla azaldığı tespit edildi. Lupu ve arkadaşları, oleik asitin hem Her-2/neu onkogen seviyesini baskıladığını, hem de çok sayıda göğüs kanseri hastanın tedavisinde kullanılan HerceptinTM (trastuzumab) ilacının etkinliğini artırdığını buldular. Akdeniz diyeti gibi oleik asitle zengin diyet, Her-2/neu pozitif olan göğüs kanseri hastalarında, kanserli hücrelerin Herceptin'e direncini geciktirmiş veya önlemiştir. 
Sızma zeytinyağında, anti-kanser kimyasalları tespit eden İspanyalı araştırmacılarda, bu kimyasalların, göğüs kanseri riskini azalttığını belirtiyorlar. Araştırmacılar, "sızma zeytinyağı"nı parçalara ayırıp laboratuvarda göğüs kanseri hücrelerine karşı test ettiler. Bu çalışmada, bitki kimyasalı olan polifenol(bitkisel antioksidan) içeren tüm parçaların, göğüs kanseri geni HER2'yi engellediği bulundu.
Polifenol adı verilen bileşikler, aşırı aktif HER2 geni taşıyan hücrelerin, apaptosis denen bir işlem sayesinde kendi kendilerini yok etmelerini sağlarlar. Normal şartlarda apaoptosis, kansere dönüşebilecek arızalı hücrelerin temizlenmesine yardımcı olur. Herceptin ilacı ise, HER2 genini hedefleyerek, yalnızca belli hastalarda etkili olur.
"BMC Kanser" dergisinin son sayısında yayınlanan araştırmada, Catalan Onkoloji Enstitüsü'nden Dr. Javier Menendez, zeytinyağı açısından zengin Akdeniz tipi diyetlerin, kalp hastalığı ve yaşlanmaya karşı da koruyucu etkisinin olduğunu söyledi. Menendez:
"Bulgularımız ilk kez, sızma zeytinyağındaki karmaşık fenollerin, göğüs kanserine neden olan, HER2 genini büyük ölçüde engellediğini gösterdi" dedi. 
Bilim adamları oleik asitin en fazla zeytinyağında bulunduğunu, bu nedenle tüketiminin çok önemli olduğuna dikkat çekiyorlar.

"Journal Cancer and Control" dergisinde yayınlanan makalede; ağırlıklı olarak zeytinyağı ile beslenen kadınlarda %30 oranında rahim kanseri riskinin azaldığının görüldü belirtildi. Zeytinyağı ağırlıklı beslenen İtalya, Yunanistan ve İspanya gibi Akdeniz ülkelerindeki kadınlarda, diğer Avrupa ülkelerindeki kadınlardan daha düşük oranda rahim kanseri görülmektedir. Beslenmenin, daha düşük orandaki rahim kanserinde rol oynayıp oynamadığını öğrenmek için; Bosetti ve arkadaşları rahim kanseri 1031 kadının beslenmesi ile kanser hastalığı olmayan 2411 kadının beslenmesini karşılaştırdı. Araştırma sonucunda günlük belli bir miktar zeytinyağı tüketen kadınlarda rahim kanseri oranının, zeytinyağı tüketmeyen diğer kadınlardan daha az düşük olduğu sonucuna vardılar.

New York'ta Buffalo Üniversitesi araştırmacılarının yürüttüğü çalışmada, zeytinyağı gibi bitkisel yağlarda bulunan bir madde olan ß-sitosterol'ün, prostat kanser hücrelerinin oluşumunu engellemede yardımcı olduğunu kanıtladı. Araştırmacılar, ß-sitosterol'ün, hücrelerin bölünmemesi emrini veren hücre içi haberleşme sistemini güçlendirdiği, böylece hücre büyümesi kontrolsüz hale gelmeden kanserin engellenebileceği sonucuna varmışlardır. 

Cilt kanserine karşı: Skualen adlı madde, deriyi ultraviyoleye dayanıklı hale getiriyor. Japonya'nın Kanazawa Üniversitesi'nden Budiyanto ve arkadaşlarının fareler üzerinde yaptıkları bir araştırmayla ulaşılan sonuca göre; güneşlendikten sonra vücuda sürülen yüksek kaliteli natürel zeytinyağı, tümör oluşum riskini azalttığı için deri kanserine karşı koruyucu etki sağlamaya yardımcı olduğu tespit edildi. Yine keratin proteininin de, oksidasyonunu önleyerek saçların yumuşak ve parlak kalmasını, tırnakların soyulmasını ve kırılmasını engeller.