根据组织学类型可将膀胱癌分为移行细胞癌、鳞状细胞癌和腺癌，有些为混合型。其中以移行细胞癌最为常见，腺癌最为少见。
（l）移行细胞癌：约占膀胱癌的90％，分化程度不同，包括从分化良好的乳头状非浸润性癌到高度未分化的浸润性癌。根据分化程度可将移行细胞癌分为3级。
1)移行细胞癌I级：肿瘤呈乳头状，乳头表面被覆的移行上皮较厚，细胞层次增多，缺乏从底层到表层由柱状细胞向扁平细胞逐渐分化的现象。细胞具有一定的异型性，细胞核大小不甚一致，有些较大染色较深，核分裂像可见，有的局部区域稍多，且不限于基底层。有时癌细胞可浸润固有膜。
2)移行细胞癌Ⅱ级：肿瘤呈菜花状、乳头状或斑块状，镜下，部分癌组织仍保持乳头状结构，但多不规则。癌细胞大小不一，异型性较明显，极性消失，核分裂像较多常有癌巨细胞形成，核大小不一，染色深，癌组织常浸润至上皮下固有膜结缔组织，甚至直达肌层。
3)移行细胞癌Ⅲ级：部分为菜花状，底宽无蒂，或为扁平的斑块，表面常有坏死和溃疡形成。细胞分化差，细胞大小、形态不一，极性紊乱。很少或无乳头状结构，有的形成不规则的癌巢，有的分散。常有较多瘤巨细胞。核形状不规则，染色深，核分裂像很多，并有病理性核分裂像。癌组织常浸润至膀胱壁肌层深部，并可浸润到临近器官，如前列腺、精囊、子宫和腹膜后组织等。
各膀胱移行细胞癌和乳头状瘤都有复发倾向，膀胱移行上皮乳头状瘤和分化较好的乳头状癌约有50%术后复发，并且复发的肿瘤往往分化更不成熟。有些分化不好的移形细胞癌部分可以鳞状化生，生长较快，预后较差。
（2）鳞状细胞癌：较少见，约占膀胱癌的5％，常在膀胱移行上皮鳞状化生的基础上发生。许多病人有慢性炎症合并白斑。鳞状细胞癌有时可形成肿块突出表面，多数为浸润性，表面常有溃疡和坏死形成。镜下结构与一般鳞状细胞癌结构相同。分化程度不一，分化好的，可以见到细胞间桥和角化，并有多数癌珠形成；有些分化差，表现为未分化癌。这种单纯的鳞状细胞癌应与移形细胞癌伴有灶状鳞状化生相区别，因为单纯的鳞状细胞癌预后较好。
（3）腺癌：很少见，约占膀胱瘤的1~2％。膀胱腺癌可来自脐尿管残余、尿道周围和前列腺周围的腺体、囊性和腺性膀胱炎或移形上皮的化生。有些腺癌可以产生粘液。这种肿瘤可以向粘膜表面突出，发生坏死和溃疡，并可向深部浸润膀胱壁，有些肿瘤表面可有大量粘液覆盖。
转移：膀胱癌主要通过淋巴道转移至局部淋巴结，并常侵犯子宫旁、髂动脉旁、主动脉旁淋巴结。晚期可发生血道转移，多发生于高度未分化癌，有些可发生广泛转移。转移常见于肝、肺、骨髓、肾、肾上腺等处。