目前导致白血病的原因尚未弄清，但研究表明可能与某些生物因素、遗传、物理、化学因素或者某些血液系统疾病相关。
生物因素包括病毒感染和免疫异常，某些病毒感染可能会导致成人T细胞相关白血病，自身免疫异常病人患白血病的概率也会增加；电离辐射和含苯的化学物质、抗肿瘤药物有致染色体异常和抑制骨髓功能的作用，长期接触会导致血液内出现白血病细胞。
Bloom综合征、唐氏综合征等遗传病患者发生白血病的几率远远高于正常人；骨髓增生异常综合征、多发性骨髓瘤等患者病情有可能恶化转为白血病。
