对白血病病因的精确原因还在研究中。通常是由于克隆性白血病细胞因为增殖失控、分化障碍、凋亡受阻等机制在骨髓和其他造血组织中大量增殖累积，并浸润其他组织和器官，同时正常造血受抑制。许多因素被认为和白血病的发病有关。病毒可能是主要的因素。此外，尚有遗传因素、放射、化学毒物等因素。
1.病毒因素
现已经证实C型RNA肿瘤病毒是哺乳类动物和灵长类动物自发性白血病的病因。人类白血病的病毒病因研究目前只有成人T细胞白血病确定是由病毒引起的。
2.化学因素
苯等一些化学物质有致白血病的作用。接触苯及其衍生物的人群白血病发生率高于一般人群。亦有亚硝胺类物质、保泰松及其衍生物、氯霉素等诱发白血病的报道。某些抗肿瘤细胞毒药物，如氮芥、环磷酰胺、甲基苄肼、VP16、VM26等都有致白血病作用。
3.放射因素
电离辐射有致白血病作用，白血病的发生取决于人体吸收辐射的剂量，整个身体或部分躯体受到中等 剂量或大剂量辐射后都可诱发白血病。小剂量辐射能否引起白血病仍不确定。
4.遗传因素
遗传因素和某些白血病发病有关。近亲结婚人群急性淋巴细胞白血病的发病率比期望值高30倍。 有染色体畸变的人群白血病发病率高于正常人。