血管的形成经历两个阶段，即血管发生和血管生成阶段。血管发生是指成血管细胞即内皮祖细胞在原位分化为成熟内皮细胞并形成原始血管的过程，原认为是只发生于胚胎时期的血管形成。但目前研究表明，血管发生在出生后也发挥重要作用，可将循环中内皮祖细胞等骨髓来源的多能细胞动员、归巢至组织损伤或肿瘤发生的位点，再分化或整合入新生血管。而血管生成则是在已存在的血管床基础上，血管内皮细胞增殖、迁移并重塑形成新的成熟血管，其中平滑肌细胞和周细胞起到支持作用。机体受到某些病理或生理上的刺激，如组织再生、缺血、缺氧、炎症以及肿瘤生长等因素，可引起内皮细胞的增殖、迁移、成熟，从而形成新的血管。
在血管新生的调控机制上，科学家提出了血管新生平衡学说，即血管新生受到促进因子及抑制因子调控，处于平衡状态，一旦此平衡被打破，就会激活血管系统芽生出新血管或者抑制血管系统使血管退化，调控因子的平衡情况决定了血管的生长状态。成年机体的促血管新生因子通常来自内皮细胞邻近的组织，多种细胞能够合成和分泌这些因子，而单核巨噬细胞是其重要的来源。促血管新生因子对内皮细胞增殖、分化、迁移等不同环节起诱导作用。基于血管新生取决于局部促血管因子和抑制血管因子的平衡状态的理论，有学者首先在角膜和软骨等无血管组织中分离血管新生抑制因子。除了无血管组织外，多数有血管组织也有血管抑制因子存在。