星形细胞瘤可发生在中枢神经系统的任何部位，一般成年多见于大脑半球和丘脑，底节区，儿童多见于幕下。星形细胞瘤又分为多种类型，不同种类的细胞瘤发病原因也多不相同。
1.星形细胞瘤：肿瘤主要位于白质内，呈浸润性生长，实性者无明显边界，多数不限于一个脑叶，向外生长可侵及皮质，向内可破坏深部结构，亦可经过胼胝体越过中线侵犯对侧大脑半球，肉眼观察质地灰红色或灰白色，质地多较硬，半数左右的肿瘤呈部分囊性变，囊液淡黄透明，蛋白质含量较高，静置易自凝，称为Froin征阳性，有囊性变的肿瘤可称为“囊在瘤内”，而位于小脑的星形细胞瘤常为一个大囊，囊壁上有肿瘤结节，囊壁为纤维结缔组织及神经胶质纤维构成，因此只切除肿瘤结节即可达到根治肿瘤的目的，此种肿瘤称之为“瘤在囊内”，少数小脑星形细胞瘤为实质性，呈浸润性生长，无明显边界，预后较囊性者差。
2.间变性或恶性星形细胞瘤：主要见于大脑内，瘤体较大，有时侵犯几个脑叶或者越过中线侵犯对侧大脑半球，瘤组织色灰红，质地较软，在脑内呈浸润性生长，与周围脑组织有一定的边界，肿瘤细胞可向皮质浸润生长，形成围绕神经元周的“卫星现象”，有囊性变和小灶性出血坏死灶，与星形细胞瘤不同，肿瘤细胞丰富，形态多样，细胞核呈多形性，核分裂象较多见，核质比增大，可见单核或多核巨细胞，纤维型，原浆型及肥胖细胞型星形细胞瘤可于若干年后变为恶性，神经胶质纤维较星形细胞瘤少见，9％肿瘤内可见少量钙化，有时瘤内可见增生明显的纤维结缔组织，形成所谓的“间变性胶质纤维瘤”，肿瘤无坏死或血管增生现象，此可与多形性胶母细胞瘤相鉴别，由于肿瘤各部位细胞分化程度不同，在分化好的地方表现为上述肿瘤的形态，因此本肿瘤的诊断要在全面的组织学观察后做出的结论，仅对部分肿瘤，尤其是活检组织进行观察时，诊断可能有误差，并注意与胶质母细胞瘤的边缘组织相区别。
3.毛细胞型星形细胞瘤：毛细胞型星形细胞瘤生长缓慢，来源于神经上皮组织肿瘤，肿瘤好发于中线结构的脑白质部位和小脑半球，以发生在漏斗部位者最为典型，有时称漏斗瘤;发生于视神经称为视神经胶质瘤，发生于前视路，下丘脑与脑干的肿瘤边界欠清，多呈实质性，血供丰富，而小脑型与大脑型肿瘤边界清，90％有囊性变，囊壁常有一硬实的灰红色结节，与囊性星形细胞瘤不同，其远离结节的囊壁上无肿瘤细胞，少数毛细胞型星形细胞瘤可沿神经轴播散。