از سال ۲۰۱۳ پزشکان ابتلای مریم میرزاخانی به سرطان سینه تشخیص دادند و روند درمانی او شروع شد. در طی این سالها چهار باربیماری سرطان به بدن او بازگشت اما توسط پزشکان و درمان‌های صورت گرفته کنترل شد. اما سرانجام بیماری به مغز استخوان او رسید و جهان را از ذهن زیبا و خلاق این استاد دانشگاه استنفورد محروم کرد.
سرطان سینه همان طور که از نامش پیداست از بافت سینه آغاز می‌شود. اگرچه مردان نیز به این سرطان مبتلا می‌شوند اما احتمال آن در زنان ببیش از صد برابر است. به همین خاطر زنها باید هوشیاری بسیاری نسبت به این سرطان با آزمایش‌ها و معاینه‌های دوره‌ای داشته باشند. در صورت تشخیص زودهنگام با احتمال ۹۵ درصد می‌توان فرد را با درمان‌های لازم نجات داد اما اگر این بیماری دیر تشخیص داده شود اوضاع بسیار سخت می‌شود.
علائم این سرطان می‌تواند یک توده در سینه، تغییر در شکل سینه، گودی پوست، ترشح مایع از نوک سینه، یا پوسته شدن قسمتی از پوست باشد. در افرادی که بیماری در اندام‌های دیگر آنها گسترش پیدا کرده باشد، این علائم می‌توانند درد استخوان، غدد لنفاوی متورم، تنگی نفس یا یرقان هم باشد.
در سراسر دنیا، سرطان سینه مهم‌ترین نوع سرطان در زنان است، و ۲۵٪ از تمام موارد سرطان را به خود اختصاص می‌دهد. در سال ۲۰۱۲بر پایه گفته متخصصان در ایران سالانه هشت هزار نفر به سرطان سینه مبتلا می‌شوند و شیوع ابتلا به سرطان پستان در بین زنان ایرانی حدود ۳۰ تا ۳۵ مورد در ۱۰۰ هزار نفر است.