خال‌ها رشد بیش از حد سلول‌هایی از پوست به نام ملانوسیت هستند. هرچند خال‌ها، مانند تومور‌ها رشد بیش از حد سلول‌ها محسوب میشوند، تقریبا اغلب غیرسرطان زا (خوش خیم) هستند. تعداد مشابه خال در افراد نسل‌های مختلف یک خانواده، نشان می دهد که تمایل به ایجاد خال ارثی است، اما الگوی وراثت آن کاملا مشخص نشده است. 
گاهی خال‌ها در زمان تولد یا در طی نوزادی وجود دارند. این خال‌ها که خال مادرزادی نامیده می شوند، تقریبا همواره خوش خیم هستند. به ندرت یک خال بسیار بزرگ که خال ملانوسیتی مادرزادی غول پیکر نامیده می شود، در زمان تولد وجود دارد. در موارد نادر، مهمترین نوع سرطان پوست (به نام ملانوما) در این نوع خال ایجاد می‌شود. 
خال‌های رنگی، بزرگ و شکل نامنظم را خال‌های دیس پلاستیک یا خال‌های آتیپیک می‌نامند که در هر سنی ایجاد می‌شود. هرچند رایج نیست اما آنها تمایل دارند که زیاد شوند. این خال ها ریسک ابتلا به ملانوما را افزایش می‌دهند. وراثت در تکوین خال‌های دیس پلاستیک و داشتن تعداد بیش از میانگینِ خال‌های خوش خیم نقش دارد. سپری کردن زمان زیادی زیر خورشید می‌تواند تعداد خال‌های یک فرد را افزایش دهد. اما خال‌ها بسیاری اوقات در نواحی از بدن که در معرض مواجهه با نور خورشید نبوده اند نیز یافت می‌شود که نشان دهنده این است فاکتورهای دیگر علاوه بر نور فرابنفش خورشید، مانند هورمون‌ها یا سایر فرایند‌های بیولوژیک، در شروع تشکیل خال ملانوسیتی اکتسابی و خال دیس پلاستیک دست دارد. 
تنوع در چندین ژن از جمله FGFR3, PIK3CA, HRAS و BRAF به خال‌های خوش خیم مربوط می‌شوند. جهش در BRAF منجر به تولید یک پروتئین تغییر یافته می شود که سبب تجمع ملانوسیت‌ها در خال‌ می‌شود. این پروتئین تغییر یافته همچنین آغاز گر تولید پروتئین سرکوب کننده‌ی تومور به نام p15 است که رشد بیش از حد خال را متوقف می‌کند تا خیلی بزرگ نشود. در موارد نادر، جهش‌های BRAF همراه با حذف ژن CDKN2A سبب کمبود p15 شده، که باعث می شود رشد خال از کنترل خارج و خال‌ سرطانی شود (بدخیم). وقتی این قضیه با فاکتور‌های محیطی نظیر آسیب سلولی ناشی از مواجهه با تشعشع فرابنفش ترکیب شود احتمال ایجاد سرطان بالاتر می‌رود.    
درافرادی که پوست روشن، موهای بور دارند، خانواده ای که سابقه‌ی ملانوما دارد، یا در افرادی که ریسک فاکتور‌های ژنتیکی نظیر جهش در ژن CDKN2A وجود دارد، تشعشع فرابنفش خورشید می‌تواند به خال‌های فرد آسیب بزند و ریسک بدخیم شدن خال ها را افزایش دهد. تحقیقات نشان داده است افرادی که خال‌های زیادی دارند ریسک بالاتری برای ابتلا به ملانوما دارند. اما همچنین افراد مبتلا به ملانومایی تشخیص داده شده اند که خال‌های کمی داشته اند و ملانوما در نواحی از بدن که در معرض نور خورشید نبوده است ایجاد شده است. محققان برای برای درک بهتر ژنتیک خال‌ها و رابطه آنها با سرطان در حال تلاشند.