The clinical benefit conferred by vascular endothelial growth factors (VEGF)-targeted therapies is variable, and tumors from treated patients eventually reinitiate growth. Here, we identify a glycosylation-dependent pathway that compensates for the absence of cognate ligand and preserves angiogenesis in response to VEGF blockade. Remodeling of the endothelial cell (EC) surface glycome selectively regulated binding of galectin-1 (Gal1), which upon recognition of complex N-glycans on VEGFR2, activated VEGF-like signaling. Vessels within anti-VEGF-sensitive tumors exhibited high levels of α2-6-linked sialic acid, which prevented Gal1 binding. In contrast, anti-VEGF refractory tumors secreted increased Gal1 and their associated vasculature displayed glycosylation patterns that facilitated Gal1-EC interactions. Interruption of β1-6GlcNAc branching in ECs or silencing of tumor-derived Gal1 converted refractory into anti-VEGF-sensitive tumors, whereas elimination of α2-6-linked sialic acid conferred resistance to anti-VEGF. Disruption of the Gal1-N-glycan axis promoted vascular remodeling, immune cell influx and tumor growth inhibition. Thus, targeting glycosylation-dependent lectin-receptor interactions may increase the efficacy of anti-VEGF treatment. Fil: Croci Russo, Diego Omar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina Fil: Cerliani, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina Fil: D'alotto Moreno, Tomas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina Fil: Mendez Huergo, Santiago Patricio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina Fil: Mascanfroni, Ivan Darío. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina Fil: Dergan Dylon, Leonardo Sebastian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina Fil: Toscano, Marta Alicia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina Fil: Caramelo, Julio Javier. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: García Vallejo, Juan Jose . VU University Medical Center; Países Bajos Fil: Ouyang, Jing . Dana Farber Cancer Institute; Estados Unidos Fil: Mesri, Enrique A.. University Of Miami; Estados Unidos Fil: Junttila, Melissa R.. Genentech Inc.; Estados Unidos Fil: Bais, Carlos . Genentech Inc.; Estados Unidos Fil: Shipp, Margaret A.. Dana Farber Cancer Institute. Department of Medical Oncology; Estados Unidos Fil: Salatino, Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina Fil: Rabinovich, Gabriel Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina