第四脳室は、脳腫瘍の好発部位でもあります。特に小児期における後頭蓋窩腫瘍の頻度は高く、成人と小児で発生する腫瘍の性質や予後は大きく異なります。第四脳室内に発生する病変の中で、代表格とされるのが「上衣腫（エペンディモーマ）」と「髄芽腫（メデュロブラストーマ）」です。
上衣腫は、脳室壁を裏打ちする上衣細胞から発生するグリオーマの一種です。第四脳室の上衣腫はプラスチックのように柔軟に変形しながら、ルシュカ孔や大後頭孔へと「這い出る」ように浸潤発育する特徴を持ちます。WHO脳腫瘍分類においてグレード2または3に分類され、完全摘出の可否が生存率を大きく左右します。小児の上衣腫は成人に比べて生物学的な悪性度が高く、分子標的や遺伝子変異（PFA型やPFB型など）に基づくリスク層別化が現在の標準となっています。
対照的に、髄芽腫は小脳虫部（第四脳室の天井部分）から発生し、第四脳室を急速に占拠する小児期最多の悪性脳腫瘍（WHOグレード4）です。急速に増大するため、発症から数週間で急激な頭蓋内圧亢進症状（激しい頭痛、嘔気、意識混濁）を呈します。髄芽腫は脳脊髄液を介して全脳や脊髄へ「播種」しやすい性質を持ちますが、放射線治療や多剤併用化学療法への感受性が高く、集学的治療の確立によって標準リスク群の5年生存率は約80%に達するようになっています。
成人において第四脳室近傍に発生する腫瘍としては、血管芽腫（フォン・ヒッペル・リンドウ病に関連するものを含む）や脈絡叢乳頭腫、類表皮腫（類上皮腫）などが挙げられます。これらは良性であることが多いものの、占拠部位が生命維持中枢に近接しているため、サイズが小さくても重篤な運動失調や嚥下障害、呼吸抑制を引き起こすリスクを孕んでいます。
