白血病的发病与下列因素有关：
1.生物因素
主要包括病毒感染及自身免疫功能异常。目前已经证实，成人T淋巴细胞白血病是由类T淋巴细胞病毒I型引起的。相关研究中除可在这些病人的细胞培养株中分离出HTLV-Ⅰ外，在病人的血清中均可发现HTLV-Ⅰ抗体。它是一种C型反转录病毒，具有传染性，可通过哺乳、性生活及输血而传播。并认为此病毒可直接致病或在某些理化因素的诱发下发病。此外，EB病毒、HIV病毒与淋巴系统恶性肿瘤的关系也已被认识。某些自身免疫性疾病，因其免疫功能异常而致白血病的危险度增加。
2.化学因素
一些化学物质有致白血病的作用。如接触苯及其衍生物的人群白血病发生率高于一般人群。某些抗肿瘤的细胞毒药物如氮芥、环磷酰胺、丙卡巴肼、依托泊苷等，都公认有致白血病的作用。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告也可见到，但还缺乏统计资料。近年来尚发现亚乙胺类的衍生物乙双吗啉，具有显著的染色体致畸作用，与白血病的发生关系密切。
3.放射因素
包括X射线、γ射线及电离辐射等。白血病的发生取决于人体吸收辐射的剂量，全身或部分躯体受到中等或大剂量辐射后都可诱发白血病。然而，小剂量的辐射能否引起白血病，仍不确定。日本广岛、长崎发生原子弹爆炸后，受严重辐射地区白血病的发病率是未受辐射地区的17～30倍。
4.遗传因素
家族性白血病约占白血病的7/1000，当家庭中有一个成员发生白血病时，其近亲发生白血病的几率比一般人高4倍。单卵孪生者中如一个患白血病，另一个发生率为1/5～1/4，比双卵孪生者高12倍。有染色体畸变的人群白血病的发病率高于正常人。如21­三体综合征的患儿在10岁以内白血病的发病率为1/74，Bloom综合征在26岁以内发病率为1/3，Franconi综合征21岁以内发病率为1/12。
5.其他血液病
某些血液病如骨髓增生异常综合征、淋巴瘤、多发性骨髓瘤等最终可能发展为白血病。
白血病的发病机制较复杂。上述各种因素均可促发遗传基因的突变或染色体的畸变，而使白血病细胞株形成，联合人体免疫功能的缺陷，使已形成的肿瘤细胞不断增殖，最终导致白血病的发生。