Synteza VEGF może zostać uruchomiona w komórkach nie otrzymujących odpowiedniej ilości tlenu (w warunkach hipoksji). Kiedy komórce zaczyna brakować tlenu zaczyna ona produkować czynnik indukowany hipoksją (HIF), który jest czynnikiem transkrypcyjnym i stymuluje między innymi uwalnianie VEGF. Krążący VEGF wiąże się następnie z receptorami VEGF na komórkach śródbłonka uruchamiając szlak kinazy tyrozynowej prowadzący do angiogenezy.
Czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego w chorobach Obecność VEGF jest uważana za zły czynnik prognostyczny w nowotworach sutka. Wiele badań pokazało, że obniżenie całkowitej przeżywalności (OS) oraz przeżywalności bez choroby (DFS) w guzach z dużym poziomem VEGF. Wysoki poziom VEGF może być wczesnym etapem procesu tworzenia przerzutów, etapem uruchamianym przez tak zwane przełączenie angiogenne (ang. angiogenic switch). Choć VEGF został powiązany ze słabą przeżywalnością, jego dokładny mechanizm działania w progresji nowotworowej pozostaje niejasny.
VEGF jest również uwalniany w reumatoidalnym zapaleniu stawów w odpowiedzi na TNF-α, zwiększając przepuszczalność i spęcznienie, a także stymulując angiogenezę.